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一种碳纤维复合材料拉胀超结构的冲击动力学行为研究
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作者 赵昌方 《航空制造技术》 北大核心 2025年第12期24-31,共8页
随着超结构的兴起和发展,力学领域中许多常规材料或结构难以实现的现象正逐渐成为可能。纤维增强复合材料具有优异的力学性能,可满足轻质、高强的结构设计需求。本文结合先进复合材料的性能优势、负泊松比超结构的反常行为,基于碳纤维... 随着超结构的兴起和发展,力学领域中许多常规材料或结构难以实现的现象正逐渐成为可能。纤维增强复合材料具有优异的力学性能,可满足轻质、高强的结构设计需求。本文结合先进复合材料的性能优势、负泊松比超结构的反常行为,基于碳纤维增强环氧树脂复合材料和典型的内凹构型,采用组合模具经热压成型制备了一种复合材料负泊松比超结构(也称拉胀超结构)。进一步地,通过静动态冲击试验开展了拉胀超结构的变形失效及缓冲吸能行为研究,并进行了有限元分析。结果表明,该型超结构在不同特征方向(包括内凹方向(#1)、内凹垂向(#2)和面外法向(#3))具有不同的承载能力、失效模式和拉胀效应。具体为,#2方向冲击时具有拉胀效应,失效模式以折痕断裂为主;#3方向冲击时并未产生渐进失效,而是从粘接界面处发生冲击分离。相比于准静态情况,该超结构的失效模式发生了转变,使其冲击吸能、比吸能和负泊松比效应均被弱化。未来可进一步设计触发方式和增加填充材料,改善拉胀超结构的缓冲吸能效果,以期应用于冲击防护工程领域。 展开更多
关键词 超结构 超材料 负泊松比 拉胀结构 碳纤维复合材料(CFRP) 冲击动力学 失效模式
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大型柔性空间结构热-动力学耦合系统的非线性有限元分析 被引量:12
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作者 范立佳 段进 +2 位作者 向志海 薛明德 岑章志 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期299-304,共6页
针对在轨航天器柔性附件的热-动力学耦合系统,发展了一种基于更新Lagrange格式的非线性有限元分析方法。构造了一种一维温度杆单元,该单元通过增加节点自由度数能够同时得到薄壁杆件横截面的平均温度和沿杆截面周向的温差,这些温度直接... 针对在轨航天器柔性附件的热-动力学耦合系统,发展了一种基于更新Lagrange格式的非线性有限元分析方法。构造了一种一维温度杆单元,该单元通过增加节点自由度数能够同时得到薄壁杆件横截面的平均温度和沿杆截面周向的温差,这些温度直接产生相应的热轴力、热弯矩和热双力矩。利用Rodrigues公式得到薄壁梁在大转动情况下的坐标转换矩阵,并推导了非线性动力学方程。进一步考虑结构变形和热流入射角的相互影响后,就得到了高度非线性的热-动力学耦合有限元方程。首先用标准考题验证了该方法的正确性,然后利用该方法对哈勃太空望远镜太阳翼的热诱发弯扭耦合振动问题进行了分析,给出了可能导致其失效的模式。 展开更多
关键词 薄壁杆件 热-动力学耦合 非线性 瞬态温度场 有限元法
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含间隙的变拓扑多体系统动力学建模分析 被引量:16
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作者 阎绍泽 贾书惠 +1 位作者 吴德隆 刘又午 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期624-626,共3页
分析了含间隙多体系统的变拓扑结构特性 ,引入了基本约束和变结构约束概念。在动力学建模中将系统拓扑结构的变化表示为含间隙处约束关系的变化 ,即变结构约束的增加与删除 ,给出了拓扑结构切换点的识别方程 ,建立了含间隙多体系统动力... 分析了含间隙多体系统的变拓扑结构特性 ,引入了基本约束和变结构约束概念。在动力学建模中将系统拓扑结构的变化表示为含间隙处约束关系的变化 ,即变结构约束的增加与删除 ,给出了拓扑结构切换点的识别方程 ,建立了含间隙多体系统动力学的广义模型。对典型含间隙系统进行了仿真研究 。 展开更多
关键词 间隙连接 动力学 广义模型 变拓扑多体系统
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边坡工程与固体力学 被引量:6
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作者 徐秉业 沈新普 岑章志 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1994年第4期518-524,共7页
本文综述了近年来边坡治理工程的主要内容及其进展.对固体力学中直接与边坡工程紧密相联的以下几个研究方向的现状及前景作了介绍与展望,其中主要包括:本构模型的试验与理论研究;结构的变形与稳定研究;材料参数位移反分析等.
关键词 工程力学 固体力学 岩石力学 边坡工程
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基于柔性多体动力学的瓦楞成型系统建模与仿真研究 被引量:2
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作者 曹大志 赵治华 +1 位作者 强洪夫 任革学 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第17期51-55,80,共6页
针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特... 针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特征;此外,传送带与支撑辊之间的接触采用赫兹碰撞模型和点-面检测方法描述。利用该模型,计算了传送带的偏心位移,传送带表层应力场等动响应。仿真表明:基于绝对节点坐标法建立的瓦楞成型系统的多体动力学模型,可为瓦楞机传送带的动力学行为和控制研究提供一种新的分析方法。 展开更多
关键词 柔性多体动力学 绝对节点坐标法 赫兹碰撞理论 瓦楞机 偏心位移 动应力
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基于绝对坐标的实体单元在多体系统动力学中的应用 被引量:5
6
作者 虞磊 任革学 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期733-739,共7页
为研究具有复杂几何外形的柔性多体系统的动态应力响应或大变形运动,需提供一种能描述复杂几何外形并支持大变形的柔性体建模方法。利用完全非线性有限元方法,在多体系统框架下,开发包括线性和二次插值两种类型的四面体、五面体和六面体... 为研究具有复杂几何外形的柔性多体系统的动态应力响应或大变形运动,需提供一种能描述复杂几何外形并支持大变形的柔性体建模方法。利用完全非线性有限元方法,在多体系统框架下,开发包括线性和二次插值两种类型的四面体、五面体和六面体6种三维大变形实体单元,为准确描述多体系统中实体柔性体的大变形和任意的刚体运动提供一种建模方法。同时通过引进虚刚体建立实体单元和刚体的约束,利用赫兹理论处理实体单元和刚体之间的碰撞问题,将实体单元与多体系统有机结合在一起。最后通过数值算例验证了实体单元在多体系统动力学中的应用可行性和有效性。 展开更多
关键词 多体系统动力学 绝对坐标 实体单元 大变形
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煤焦还原气化反应动力学参数与煤种的通用关系 被引量:5
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作者 傅维标 王庆华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2000年第2期95-100,共6页
在分析前人在煤焦还原反应气化动力学参数与煤种之间无规律的原因的基础上 ,提出一个煤焦还原反应气化动力学参数与煤种之间的通用关系式。实验检验表明 ,此通用关系式合理 。
关键词 煤焦气化 反应动力学 通用关系 煤种
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旋转充液系统全飞行过程非线性动力学仿真 被引量:1
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作者 李磊 任业军 +1 位作者 蔡斌 王照林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期4-11,共8页
本文考虑一类刚液耦合的旋转充液系统的飞行动力学问题 ,在依据力学变分原理给出基本方程 ,导出全飞行过程运动状态方程的基础上 ,建立了相应的仿真模型。可以通过对 Navier- Stokes方程求解和液体流动的惯性波振动特性 ,给出液体的反... 本文考虑一类刚液耦合的旋转充液系统的飞行动力学问题 ,在依据力学变分原理给出基本方程 ,导出全飞行过程运动状态方程的基础上 ,建立了相应的仿真模型。可以通过对 Navier- Stokes方程求解和液体流动的惯性波振动特性 ,给出液体的反作用力矩。经过仿真实验 ,分析角运动的时间序列 。 展开更多
关键词 旋转充液系统 全飞行过程 非线性动力学 仿真 惯性波 时间序列分析
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微电子机械系统的几个力学问题 被引量:9
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作者 余寿文 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期380-384,共5页
讨论微电子机械系统 (MEMS)的三个力学问题 :( 1)微系统界面区域的力学性质。 ( 2 )薄膜—基底结构界面的裂纹扩展。 ( 3)微机械的弹塑性—粘着接触力学。文中在简述了研究现状后 ,简要地报导了作者及其合作者对上述三个问题的研究结果。
关键词 微电子机械系统 办学界面 薄膜基底结构 弹塑性-粘着接触力学 裂纹扩展
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高压密封系统的结构研究及力学分析 被引量:1
10
作者 陈艳秋 郭远非 +2 位作者 吴国民 殷雅俊 范钦珊 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期556-559,共4页
通过对高压密封腔内轴—密封环形成的密封间隙内液体泄漏量和压力分布进行计算与理论分析 ,探讨高压液体弹簧密封系统的结构设计和力学分析方法。通过有限元法和差分方法相结合的液固耦合计算 ,获得结构的最终间隙和压力分布曲线 ,达到... 通过对高压密封腔内轴—密封环形成的密封间隙内液体泄漏量和压力分布进行计算与理论分析 ,探讨高压液体弹簧密封系统的结构设计和力学分析方法。通过有限元法和差分方法相结合的液固耦合计算 ,获得结构的最终间隙和压力分布曲线 ,达到为设计提供参考的目的。整个计算程序在有限元软件ANSYS平台上编译进行 ,计算过程简洁、快速 ,符合复杂的工程设计要求。计算结果表明 ,文中提出的设计方法是可行的、有效的。同时 ,对密封环的结构形式进行了讨论 ,对比两种形状密封环的变形特点与材料、尺寸的关系 。 展开更多
关键词 高压密封 液固耦合 有限元分析
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核工程结构安全评定软件系统SANES
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作者 陆明万 薛伟民 +2 位作者 陈勇 袁明武 张会杰 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1992年第4期325-332,3-4,共8页
反应堆结构力学分析在核安全审批工作中起重要作用。在国家核安全局主持下,北京大学、清华大学联合研制成我国第一个核工程结构安全评定软件系统SANES。本文对该软件系统的程序组织,分析功能、使用功能和应用实例作一综述。
关键词 有限元 辐射防护 反应堆 安全工程
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大涵道比涡扇发动机安装节动力学设计及性能评估分析进展 被引量:1
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作者 陈永辉 任革学 +3 位作者 潘凯 燕群 王建强 张少斌 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期742-751,共10页
综述了大涵道比涡扇发动机安装节动力学设计及评估问题。首先从减振设计需求出发,论述了发动机安装节开展动力学设计的重大意义,并对安装节的主要结构形式及特点进行了详细的阐述;进一步从军民用标准规范和工程实践经验出发,归纳了安装... 综述了大涵道比涡扇发动机安装节动力学设计及评估问题。首先从减振设计需求出发,论述了发动机安装节开展动力学设计的重大意义,并对安装节的主要结构形式及特点进行了详细的阐述;进一步从军民用标准规范和工程实践经验出发,归纳了安装系统动力学设计技术要求;而后从动力学设计、性能评估、系统验证等方面回顾了涡扇发动机安装节的国内外研究现状,指出国内外差距主要体现在设计要求、设计理念和应用实践经验等方面。在此基础上,展望了大涵道比涡扇发动机安装节动力学设计及性能评估技术的发展趋势和热点。 展开更多
关键词 涡扇发动机 安装节 铰接连杆式机构 动力学设计 性能评估
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有约束阻尼的非保守力学系统的稳定性
13
作者 李俊峰 王照林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期501-505,共5页
利用Lyapunov直接法,研究了有势力、陀螺力、Rayleigh阻尼和约束阻尼同时作用的非线性非保守力学系统的稳定性.假设陀螺力依赖某参数h,得到系统渐近稳定的两个定理.
关键词 非保守力学系统 运动稳定性 约束阻尼 直接法
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刚体-附件耦合系统热-动力学稳定性分析 被引量:4
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作者 李伟 薛明德 向志海 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1288-1292,共5页
根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响:附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具... 根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响:附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具有高度非线性.针对该耦合系统,以有限元法为研究手段,分析了系统的热诱发振动响应和运动稳定性问题,发展了一套高效、可靠和实用的分析方法.所提出方法的可靠性得到了简单系统理论解的验证,可为卫星系统的设计提供有益的参考. 展开更多
关键词 热诱发振动 运动稳定性 耦合影响 航天结构 有限元方法
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力-化-生耦合的生物力学理论及其应用
15
作者 冯西桥 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期3-3,共1页
癌症以及心脑血管、免疫系统等的重大疾病的发生发展,都涉及多种生物学、化学、力学等因素的相互作用与协同演化。针对这些重大疾病,建立相应的生物力学理论与模型,对于癌症的追踪溯源、趋势研判、诊疗康复具有重要意义。本报告将汇报力... 癌症以及心脑血管、免疫系统等的重大疾病的发生发展,都涉及多种生物学、化学、力学等因素的相互作用与协同演化。针对这些重大疾病,建立相应的生物力学理论与模型,对于癌症的追踪溯源、趋势研判、诊疗康复具有重要意义。本报告将汇报力-化-生耦合生物力学理论的点滴进展及其在胚胎、肿瘤等的生理和病理过程中的初步应用。首先,将介绍力-化-生耦合的生物组织生长发育力学理论,并将该理论应用于胚胎、肿瘤、淋巴等生理和病理过程的研究。在生物组织的生长、发育、衰老、病变等过程中,力学、化学、生物学等各类因素相互耦合、彼此调控,并涉及多种物质成分和能量的输运与转化。通过上述机制的定量化描述,基于冯元桢的应力-生长理论、热力学基本定律等,给出了力-化-生耦合的生物组织生长理论框架,可以应用于生物组织在多种条件下的生长、发育与重塑研究。其二,发展了力-化-生多场耦合的生物稳定性分析方法。稳定性是力学学科的一个核心命题。对于生命体而言,从生物大分子、亚细胞、细胞直至生物组织和系统尺度,都存在大量的稳定性问题,相关机制在胚胎发育、疾病的发生发展、组织和器官工程等领域起着重要作用。在各种生命过程中,不仅存在以机械能主导的欧拉失稳、以化学能或熵主导的图灵失稳,而且存在诸多力学、化学、生物学等因素耦合的失稳现象。将从控制方程、能量转换、时间和空间特征等角度对这些不同类型的稳定性问题进行讨论。应用该方法,研究了肿瘤、胚胎、脑等生物组织在生长发育、病变等中的稳定性问题;并结合实验,研究了细胞与分子尺度的动力学稳定性,解释了卵母细胞和囊胚的周期振荡、螺旋波等现象及其机制。其三,讨论从分子、亚细胞、单细胞、细胞群体到组织的时空多尺度动力学研究方法。对于很多生命过程的理解,需要考虑在不同时间和空间尺度上力、能量、几何、功能等的传递和转化机制,而这些机制涉及结构、力、响应等的复杂性和特异性,对其进行定量化和理论化遇到多方面的困难。将对时空多尺度动力学研究方法进行初步的探索与讨论。利用该方法,研究了细胞迁移与群体运动等问题。结合数值模拟与实验,揭示了癌细胞转移的一种力学效能,即肌动纤维网络通过力学感知与生化信号的正负反馈,确定其迁移路径。 展开更多
关键词 癌细胞转移 生物力学 动力学稳定性 细胞群体 正负反馈 力学学科 细胞迁移 迁移路径
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新型电力系统下燃煤火电机组一次调频面临的挑战与展望 被引量:16
16
作者 郝玲 陈磊 +4 位作者 黄怡涵 徐飞 徐达睿 陈群 闵勇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期14-29,共16页
频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频... 频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频领域所面临的挑战、研究现状和关键科学问题。首先,总结了新型电力系统发展背景下火电一次调频的4个重要趋势,分析了下一步调频在电网和火电厂运行中的不足,提炼出提高一次调频能力和快速准确模拟调频的关键挑战。其次,从电网和火电厂运行的双向视角,综述了调频能力提升和调频动态仿真的研究现状和存在的问题。最后,结合上述挑战和瓶颈,展望了未来新型电力系统火电一次调频的关键技术问题。 展开更多
关键词 新型电力系统 火电机组 一次调频 建模仿真 动态建模 协同优化
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“21世纪重大工程中的关键动力学、振动、控制问题及其发展战略”论坛介绍
17
作者 郑泉水 赵跃宇 +1 位作者 张伟 胡海岩 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1999年第3期445-446,共2页
关键词 21世纪 动力学 振动 力学 振动控制 发展战略
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面向阿尔茨海默病的多模态多尺度脑生物力学
18
作者 马盛元 孔令晗 +12 位作者 金巍 金慧京 赵培钧 邱苏豪 索倩 张爱丽 孙青芳 冯西桥 汤耀辉 刘军 严福华 杨广中 冯原 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期194-194,共1页
目的阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退行性疾病,随着社会老龄化程度的加深,给社会和个人造成沉重负担。当前针对AD的诊断和评估主要采用对脑脊液中Aβ蛋白开展穿刺化验,或用注射核素采用PET成像方法对葡萄糖代谢或特异蛋白开展检测,尚... 目的阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退行性疾病,随着社会老龄化程度的加深,给社会和个人造成沉重负担。当前针对AD的诊断和评估主要采用对脑脊液中Aβ蛋白开展穿刺化验,或用注射核素采用PET成像方法对葡萄糖代谢或特异蛋白开展检测,尚缺乏无创简便的早期诊断和随访方法。研究表明,脑组织生物力学特性变化与退行性疾病密切相关。在不同尺度下采用生物力学理论和方法对AD的进展开展相关机制和表征开展研究,有助于AD早期诊断和治疗。方法在组织层面,采用磁共振弹性成像(MRE)技术对早期认知障(MCI)碍患者的脑生物力学特性开展在体测量,分析组织黏弹力学特性及其全脑分布的网络特征对MCI的诊断效能。在微观细胞层面,对Aβ蛋白影响下,采用原子力显微镜(AFM)对神经元细胞的力学特性变化开展测量,并基于显微成像的细胞骨架特征开展细胞力学建模,并针对Aβ蛋白诱导的力学变化开展机制分析。结果脑组织剪切模量在老年组显著下降,且MCI患者的脑组织弹性模量对比健康老年人也具有显著下降特征。全脑弹性模量的分布呈现小世界属性,对比健康对照其图网络结构在MCI患者中具有显著变化。神经元细胞在Aβ蛋白诱导下也呈现出软化特征,其细胞骨架结构也呈现空间分布的差异。神经元细胞的力学模型分析表明Aβ蛋白诱导的骨架变化是其总体力学特性变化的重要原因。结论生物力学特性在宏观和微观尺度下可以作为AD的生物标记,并揭示其发生机制。 展开更多
关键词 AΒ蛋白 神经元细胞 生物力学特性 神经退行性疾病 葡萄糖代谢 生物标记 多模态 小世界属性
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岩石弹性波速度和饱和度、孔隙流体分布的关系 被引量:55
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作者 史謌 沈文略 杨东全 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期138-142,共5页
在实验室对 6种砂岩进行了连续的进水和失水实验 .测量了两个过程的纵波速度VP、横波速度VS 进水和失水速率随饱和度SW 的变化 ;分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响 .实验表明 ,进水和失水过程显示不同的纵、横波速度与饱和度关... 在实验室对 6种砂岩进行了连续的进水和失水实验 .测量了两个过程的纵波速度VP、横波速度VS 进水和失水速率随饱和度SW 的变化 ;分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响 .实验表明 ,进水和失水过程显示不同的纵、横波速度与饱和度关系 ,速度不仅与饱和度有关 ,还与不同饱和阶段的孔隙流体分布有关 ,而且也是水和岩石骨架之间的物理及化学作用所致 . 展开更多
关键词 弹性波 波速 饱和度 孔隙流体 岩石物理 砂岩 进水过程 失水过程
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纳米力学进展 被引量:33
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作者 杨 卫 马新玲 +1 位作者 王宏涛 洪 伟 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期161-174,共14页
概述在固态下纳米力学的若干研究内容.首先对纳米力学及其范畴进行界定,然后介绍纳米力学方法,包括属于纳观计算力学范畴的大规模分子动力学算法、连续介质/分子动力学交叠层算法、准连续介质算法和LMPM方法;及属于纳观实验力学范畴的... 概述在固态下纳米力学的若干研究内容.首先对纳米力学及其范畴进行界定,然后介绍纳米力学方法,包括属于纳观计算力学范畴的大规模分子动力学算法、连续介质/分子动力学交叠层算法、准连续介质算法和LMPM方法;及属于纳观实验力学范畴的纳米云纹法和纳米压痕法.随即阐述纳米力学的新兴研究领域:包括纳米晶体的超塑性变形、纳观断裂力学、纳米管力学和纳米压痕力学. 展开更多
关键词 纳米力学 纳观计算 纳米云纹法 纳米压痕法 超塑性变形 纳观断裂力学
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