应用力学学报杂志

基于温敏光纤的边界层转捩测量技术研究

利用LUNA公司的ODiSI-B光纤分布式传感系统,开展基于温敏光纤的高精度转捩测量技术研究。试验在NF-3低速风洞中进行。在钢架木质OA309旋翼翼型模型展向中剖面沿弦向开槽埋入电热丝及温敏光纤,用ODiSI-B光纤分布式传感系统测量翼型表面弦向温度分布,按照模型表面温度变化进行边界层转捩判断。通过牛顿冷却公式推导出换热系数比,并根据换热系数比...

变厚度圆环板/圆板横向自由振动的动刚度法求解

分别基于经典薄板理论和一阶剪切理论研究了沿半径方向变厚度的圆板及圆环板的横向自由振动,将结构离散为若干个等厚度同心圆环单元,在得出圆环单元的精确解后,通过动刚度法组装单元。应用该方法将变厚度圆板退化至等厚度板,与解析解对比验证了计算方法的正确性;用于计算线性或非线性变厚度板,也能与有限元三维解吻合。计算结果表明:基于一阶剪...

受火浅圆钢拱平面内跳跃失稳与弯曲行为分析

通过ABAQUS有限元数值模拟分析,考察了受火作用浅拱结构平面内的跳跃稳定和弯曲行为。针对温度与集中载荷共同作用的圆钢拱,进行了详细的参数研究,包括载荷比、端部约束刚度、结构几何等对结构行为的影响,讨论了材料塑性效应和热膨胀效应;并根据火灾下截面弯矩与轴力共同作用的广义屈服函数和跳跃失稳的定义判定浅拱的失效模式,对比了不同加载方...

初始驱动角对半主动拍动翼能量获取的影响

山地下击暴流风剖面特性试验研究

为研究山地下击暴流的近地风场特征,建立了三维余弦山体模型,通过物理试验研究了不同初始出流风速和径向距离下山地下击暴流的风场特性、风剖面特性和山顶风速加速效应。研究结果表明:在山体迎风侧,气流挤压使得风剖面中最大风速值所在高度更贴近地面,在山体背风侧,由于山顶对气流的抬升作用,风剖面中最大风速值所在高度显著提高;距离风暴中心径...

不同加速度谱型激励下非线性堆码包装系统的动力学响应

堆码包装系统通常是非线性系统,且在运输过程中存在包装件跳动现象,共振区域的激励对堆码包装系统的响应影响还需进一步探究。以两层堆码包装单元为研究对象,对无约束、弹性约束、固定约束这三种约束下的包装单元进行了扫频试验。根据扫频试验结果设置共振区域附近激励谱型相同、非共振区域激励谱型不同的两种加速度随机振动功率谱激励,探讨了在...

连续分层流体中内波传播的李群分析法

对于密度连续分层海洋流体中的内波传播,从绝热Boussinesq近似方程组出发,得出了考虑变密度的非线性控制方程。应用李群分析方法,推导出了系统偏微分方程组的多组允许无穷小对称性、守恒矢量以及群不变解,对不变解的有关性质进行了说明,给出了系统精确解析解表达式。本文的李群分析解析解与已有文献中内波传播过程密度和垂向速度随时间变化的数...

计及齿面微观特征影响的齿轮非线性动力学模型研究

为分析齿面微观形貌特征的齿轮动力学影响机理,本文通过引入分形理论,修正现有齿侧间隙公式,建立了齿面微观形貌影响下的齿轮非线性动力学模型;利用四阶Runge-Kutta法进行了该模型的数值求解,从而获得了时间历程图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图;考察了齿面粗糙度和分形维数等齿面微观因素与齿轮动力学特性之间的关联规律。仿真结果表明:...

基于扩展有限元法的混凝土断裂参数研究

基于扩展有限元法(XFEM),对混凝土三点弯曲梁的开裂过程进行数值模拟,获得加载全过程的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线以及裂缝扩展过程;对比数值模拟和试验获得的P-CMOD曲线发现,二者比较吻合,验证了数值模型的可靠性;通过XFEM和电子散斑干涉技术获得整个加载过程的断裂过程区(FPZ)长度,二者吻合程度较高,表明XFEM可用于预测FPZ长度;基于XFEM...

多相流水击模型在泄压阀压力精度设定中的应用

为了有效地指导氮气式水击泄压阀的压力精度设定工作,提出了理论方法。该方法根据动量守恒定理与动力学理论,通过对油-气-水三相流的运动状态与泄压阀阀芯的受力进行分析,构建了油-气-水三相流水击模型和阀芯运动力学模型;设计了油-气-水三相流水击试验方案并进行了试验。结合MATLAB/Simulink仿真模拟结果与试验数据进行对比,结果表明:构建的数...

不同松动程度下古木结构不对称榫卯节点滞回特性及破坏评估试验研究

为掌握古建筑木结构残损榫卯节点地震作用下的耗能能力,以便对震后其破坏程度做出合理评估,制作了缩尺比为1∶3.2的6个不对称榫卯节点,包括1连接个完好节点和5个有不同松动程度的节点;对其施加低周反复荷载,获得了其荷载-位移滞回曲线,并观察了试验过程中各节点的破坏过程及破坏现象,分析了不同松动程度下不对称榫卯节点的滞回特性。结果表明:随...

管土作用下海底悬跨管道裂纹断裂韧性研究

运用断裂力学相关理论,考虑管道接触的非线性、管道内压、水流载荷等因素的影响,基于ABAQUS有限元软件对含环向裂纹悬跨管道进行了分析,并考虑不同管土接触边界条件、不同土质及不同土体刚度对管道裂纹应力强度因子的影响,得出了相应的应力强度因子值。结果表明:以等效弹簧模拟管道和土体的接触更符合管道实际受力情况;土壤特性对悬跨管道环向裂...

套索式黏滞阻尼器位移放大系数的理论和实验研究

考虑了支撑杆弹性变形的影响,提出了精确计算套索式黏滞阻尼器位移放大系数的方法;借助SAP2000分析软件,研究了套索式黏滞阻尼器在不同工况下放大系数的变化情况,并通过试验对理论分析和模拟结果进行了验证。研究结果表明:套索式黏滞阻尼器的实际位移放大系数小于刚性理论计算值,支撑杆的弹性变形应予以考虑;在其他条件一定的情况下,位移放大系...

大跨屋盖结构表面风向折减因子研究

为研究风向对屋盖表面风荷载的折减效应,选取风速检验方法对不同城市的实测风速数据进行了均一性修正;采用不同极值风速理论模型,计算各风向上不同重现期的极值风速,并对比分析了我国不同城市极值风速结果;结合实测风速数据和风洞试验结果,分析了不同屋盖几何特征、风速样本数量对风向折减因子的影响,给出了我国部分城市的风向折减因子。研究结...

油套管特殊螺纹密封面接触应力松弛行为研究

开展了P110T油套管材料的单轴拉伸高温蠕变试验,分析了P110T材料在不同温度、不同拉应力作用下的蠕变力学特性;运用约束最小二乘法建立了P110T材料蠕变速率的解析解数学模型,并根据材料松弛与蠕变的特征关系建立了P110T材料松弛力学规律的数学模型;采用实例分析的方法,得到了P110T油套管特殊螺纹密封面松弛应力的变化规律。结果表明,在相同初始...

新型深井排气阀设计及动态分析

为有效保护和提高电潜泵及生产套管的有效寿命,防止生产过程中的伴生气体大量积累影响生产,设计了一种新型深井排气阀,对其结构、驱动方式、工作原理进行了介绍。利用FEM模拟深井排气阀从开启状态到闭合状态过程中,在不同倒角情况下排气阀所受压力的变化规律及流场特性。模拟结果表明:排气阀在整个闭合过程中流场最高速度约为263m/s,排气阀可承...

拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合方法及准脆性材料拉伸试验模拟

利用自主开发的拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合的连续-非连续方法,模拟了拉伸位移控制加载条件下正方形岩样的变形-开裂过程,推导了位移控制加载条件下矩形岩样的载荷-位移曲线峰后斜率的解析式,其依赖于岩样的几何尺寸和力学参数(弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂能),还模拟了压缩位移控制加载条件下巴西圆盘岩样的变形-开裂过程。结果表明:对...

基于多项式插值的太阳帆板展开最优控制

建立了航天器太阳帆板展开运动模型,运用高阶多项式插值方法逼近太阳帆板关节运动轨迹,将太阳帆板关节铰耗散能作为目标函数,将插值多项式的系数作为优化参数,采用序列二次规划法(SQP)优化求解了关节运动轨迹曲线。数值仿真结果表明:航天器本体和太阳帆板从初始位置到终端位置的过程中,能准确到达目标位形,轨迹平滑连续,没有迂回运动,保证了系统...

基于计算机仿真的3D打印血管材料力学性能研究

利用光固化与离子固化相结合的3D打印方法打印圆柱体,假设材料各向同性,通过压缩实验测得了材料的弹性模量和压缩强度;建立了血管和血液的流固耦合模型,采用有限元分析方法,分析了一个心动周期内流体速度入口条件下五个特征时刻的流体速度分布和固体管壁的力学特征。结果表明,在心脏射血期峰值时刻,血液流速和固体管壁承受应力都达到最大值,其中...

矩形钢管加劲肋加强K形箱型相贯节点极限承载力数值分析

利用有限元软件对加劲肋加强的K形箱型节点在一侧支管轴向受拉一侧支管轴向受压作用下的极限承载力进行了研究,在现行钢结构设计规范中关于直接焊接相贯节点极限承载力公式的基础上引入加劲肋对节点极限承载力加强部分NS,建立了加劲肋加强K形箱型节点极限承载力设计公式。分析结果表明:随着τ的增加,K形箱型节点极限承载力提高部分NS显著增加;η的...

不同形状破片撞击7A04-T6高强铝合金板的数值仿真研究

为研究7A04-T6高强铝合金板受不同形状破片撞击的抗撞击性能、损伤特性及吸能规律,利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立了3种典型形状破片侵彻两种厚度的单层及等厚度接触式双层7A04-T6高强铝合金靶板模型,分析了破片形状、靶板结构对靶板抗撞击性能、损伤特性、比能量吸收的影响规律及转变机制。研究发现:圆锥形破片撞击时弹道极限最高,其次为圆...

某SUV汽车二四驱适时切换机构壳体优化设计

为优化某SUV汽车切换机构壳体、降低材料成本与应用成本,对切换机构壳体进行了材料与结构的轻量化设计。首先建立了切换机构的有限元模型,基于静力学分析结果,选用PPS工程塑料替换传统材料A380型铝合金作为壳体材料;再对拓扑优化后的壳体结构去除了高密度区域的多余材料并构建加强筋;最后利用Solidworks与ANSYS无缝衔接技术建立新结构的参数化模...

超大沉管隧道管节水下顶推精确调整受力运动规律分析

为了解决超大沉管管节在深水条件下线性精确控制的技术难题,并找出管节水下调整时的运动规律,依托港珠澳大桥沉管隧道现场复杂海况的施工条件,通过理论分析建立了内部调整方法的受力模型;并通过解析计算和数值仿真进行了有限位千斤顶和无限位千斤顶情况下沉管顶推过程中运动规律的分析研究,揭示了先铺法沉管水下轴线调整过程受力机理及运动规律...

蛇行带式输送机转弯行驶稳定性分析及实验研究

以蛇行带式输送机为研究对象,运用Pacejka魔术公式及三次轮胎公式建立了输送机轮胎模型,采用阿依捷尔曼法构建蛇行带式输送系统的Lyapunov能量函数,确定了输送机系统的行驶稳定域和边界条件,运用Matlab仿真软件对小车行驶稳定域进行了估值,验证了所得到的行驶稳定域和边界条件的正确性。最后根据所得的行驶稳定域及边界条件对输送机进行了实车实...

超音速气流中贴压电层的功能梯度材料混合板的颤振分析

基于复合材料薄板理论和有气流偏角的气动压力的一阶活塞模型,建立了超音速气流作用下上、下表面粘贴压电层的功能梯度材料混合板的气动弹性力学模型;用Galerkin法求解并分析了气流马赫数、气流偏角、压电层预加电压、热环境等因素对混合板固有频率和颤振临界速压的影响。结果表明:混合板的固有频率随马赫数和温度的升高而降低,随气流偏角的不断...

多频激励下悬索非线性共振特性受温度影响分析

推导了考虑温度变化影响的悬索非线性运动微分方程,利用Galerkin法得到离散后的多自由度方程;考虑一阶正对称模态,以悬索同时发生主共振和1/3阶次谐波共振为例,利用多尺度法求解幅频响应方程组,并判断稳态解的稳定性;选取三组垂跨比及两组温度变化,基于幅频响应曲线和调谐相位曲线,探究温度变化影响下的主/次谐波联合共振响应。数值算例结果表明...

基于修正偶应力理论的Euler-Bernoulli微梁的尺寸效应研究

为研究Euler-Bernoulli微梁的尺寸效应,基于修正偶应力理论推导了梁的变形能计算公式,得到了反映尺寸效应的量纲归一化刚度公式;利用最小势能原理求解了Euler-Bernoulli微梁,得到了反映尺寸效应的量纲归一化挠曲线方程和量纲归一化最大应力方程。通过数值模拟计算,研究了Euler-Bernoulli微梁的刚度和强度等力学特性的尺寸效应,分析了泊松比对Eul...

基于AMESim的承重实验台同步加载系统液压调平设计与实验研究

以承重实验台同步加载系统为研究对象,设计了一套液压调平系统油路,得到了油缸缸径、液压系统流量等参数的理论解。利用AMESim软件对实验台液压调平系统的复杂工况进行了动力学仿真,结果表明:在2s~11s内,液压系统的波动现象逐渐减弱;在12s~30s内系统已完全调平,实验台工作平稳,无振荡现象。液压调平实验过程中速度和位移的实验数据与仿真计算间...

矩形高层建筑风致脉动扭矩时程模拟

提出了一种矩形高层建筑脉动扭矩时程模拟方法,利用广义牛顿第二定律将建筑层间转动惯量和扭转角加速度谱转化成层间扭矩功率谱,结合扭矩竖向相干函数,推导出了扭矩互谱密度函数;采用谐波合成法模拟出沿楼层高度分布的脉动扭矩时程。在时域内对高层建筑扭转向进行了风振分析,结果表明,建筑顶部扭转角加速度略大于UND(美国圣母大学)空气动力数据...

切削颤振的研究进展综述

颤振是工件表面质量和尺寸精度的重要影响因素之一,本文全面阐述了切削过程颤振的检测技术、切削颤振的控制技术、颤振的鲁棒和概率分析。探讨了切削颤振的类别以及基于切削过程中的力学特性构建的动力学模型;分析了颤振模型的影响因素,如:切削参数、机床结构、主轴动态特性等,讨论了颤振模型的求解方法。针对切削系统结构和切削过程的非线性动...