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各向异性层状千枚岩渗透率及有效孔隙率试验研究

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 445-451页

作者：王伟陈超维刘世藩曹亚军段雪雷聂文俊河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210024 中国水利水电第六工程局有限公司辽宁沈阳110013

采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同... 详细信息

采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同时,岩样的初始气体渗透率k0随着层理倾角β的增大呈“W”型变化,在β=45°时取最大值;在围压循环加卸载过程中,气体渗透率先随围压的加载而减小,后随围压的卸载而增大,卸载时的气体渗透率小于加载时的渗透率;层状千枚岩有效孔隙率和气体渗透率呈指数关系;平行于层理方向的气体渗透率远大于垂直于层理方向的气体渗透率;岩样有效孔隙率和气体渗透率随偏应力变化经历初始压密阶段、线弹性阶段和塑性变形阶段,随着偏应力的增大,岩样有效孔隙率和气体渗透率先减小,接着保持稳定,最后快速增大,并在岩样应力-应变曲线斜率接近于0时达到最大值。

关键词：层状岩石各向异性气体渗透率有效孔隙率常规三轴压缩围压循环加卸载

基于相场方法的岩石弹塑性损伤模型研究及其数值实现

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岩石力学与工程学报 2023年第4期42卷 896-905页

作者：刘世藩王伟曹亚军朱其志邵建富河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210024 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 法国里尔大学法国里尔59655

岩石材料损伤破坏的研究对岩体工程的稳定性评价至关重要,基于热力学原理,在经典相场损伤模型框架中引入塑性本构模型和硬化准则,借助塑性耗散能驱动下的塑性硬化阶段和峰后软化阶段损伤演化方程,建立一种岩石弹塑性相场损伤模型,并给... 详细信息

岩石材料损伤破坏的研究对岩体工程的稳定性评价至关重要,基于热力学原理,在经典相场损伤模型框架中引入塑性本构模型和硬化准则,借助塑性耗散能驱动下的塑性硬化阶段和峰后软化阶段损伤演化方程,建立一种岩石弹塑性相场损伤模型,并给出其数值实现。通过对比相场损伤均质响应模拟结果和解析解,验证塑性损伤耦合条件下该模型的正确性和可靠性。采用该模型,模拟岩石二维和三维复杂裂纹扩展,研究含预制裂纹岩石试样的塑性剪切损伤破坏过程,计算结果与已有试验结果吻合较好。该模型能自动、准确地跟踪岩石复杂裂纹扩展路径,有效描述岩石的损伤演化规律以及塑性变形与非局部相场损伤之间的耦合效应,可进一步应用到模拟实际工程岩石损伤破坏及稳定性问题。

关键词：岩石力学相场模型损伤演化塑性损伤耦合裂纹扩展

基于粒子群-变分模态分解、非线性自回归神经网络与门控循环单元的滑坡位移动态预测模型研究

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岩土力学 2022年第S1期43卷 601-612页

作者：姜宇航王伟邹丽芳王如宾刘世藩段雪雷河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心江苏南京210098 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

以三峡库区八字门阶跃型滑坡为例,针对静态机器学习模型在周期项位移预测中的不足以及高频随机项位移预测困难等问题,提出了一种新的滑坡位移预测方法。基于时间序列分解思想,采用粒子群算法(PSO)对变分模态分解(VMD)进行参数寻优,并将... 详细信息

以三峡库区八字门阶跃型滑坡为例,针对静态机器学习模型在周期项位移预测中的不足以及高频随机项位移预测困难等问题,提出了一种新的滑坡位移预测方法。基于时间序列分解思想,采用粒子群算法(PSO)对变分模态分解(VMD)进行参数寻优,并将位移时间序列分解为趋势项、周期项和随机项。趋势项主要受滑坡内部因素影响,采用傅里叶曲线进行拟合预测;周期项由外部因素导致,基于格兰杰因果检验进行成因分析,并引入一种对时间序列历史状态具有较高敏感性的非线性自回归神经网络(NARX)进行预测;随机项频率较高且影响因素无法判定,采用一维门控循环单元(GRU)进行预测。最后将各分量预测位移进行叠加重构,实现滑坡累计位移的预测。结果表明,提出的(PSO-VMD)-NARX-GRU滑坡位移动态预测模型精度较高,且各位移分量预测精度明显高于静态模型中BP神经网络、支持向量机(SVM)和传统自回归模型ARIMA,可为阶跃型滑坡位移预测提供参考。

关键词：滑坡位移预测粒子群算法变分模态分解格兰杰因果检验非线性自回归神经网络门控循环单元

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跳远踏跳技术的生物力学分析

天津体育学院学报 1992年第2期7卷 15-23页

作者：宋应华刘世藩天津体育学院

本文采用测力平台和高速摄影机对运动员进行测试,将数据进行了同步分析。认为跳远踏跳落地垂直速度是影响腾起垂直速度的重要指标。缓冲垂直平均力和缓冲冲量是评定成绩的重要指标。同时,对起蹬角和起跳幅角等参数进行了探讨,并应用力... 详细信息

本文采用测力平台和高速摄影机对运动员进行测试,将数据进行了同步分析。认为跳远踏跳落地垂直速度是影响腾起垂直速度的重要指标。缓冲垂直平均力和缓冲冲量是评定成绩的重要指标。同时,对起蹬角和起跳幅角等参数进行了探讨,并应用力学模型对踏跳各相关参数进行了理论分析。

关键词：着地垂直速度起蹬夹角起跳幅角

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髋关节角对伸膝力矩的影响

天津体育学院学报 1990年第1期5卷 16-21页

作者：刘燕霓刘世藩研究生导师

关节内力矩的研究是运动生物力学的基础研究。膝关节内力矩的变化主要是膝关节角的影响,但是它与髋关节角的关系也是不容忽视的。本文对伸膝力矩与髋关节角的关系、双关节肌——股直肌的作用这一问题进行了初步的实验研究和理论探讨。

关键词：膝关节角髋关节内力矩运动生物力学双关节肌髓关节受试者膝角体育学院学报研究对象

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撑杆跳高的动力学研究

天津体育学院学报 1991年第2期6卷 17-27页

作者：吕雅君刘世藩天津体育学院

本文运用质点系动力学理论及材科力学理论建立了物理模型及方程,首次成功地求解出两手握杆的作用力;发现了撑杆跳高的用力规律及其它动力学特征;重点研究了影响攻杆起跳技术的因素以及不同技术模式的较佳攻杆技术。

关键词：撑杆跳高运动员技术模式测力台起跳技术反作用力受试者体育学院学报跳高技术起跳力

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撑杆跳高握杆两手对撑杆的作用力的研究

体育科学 1993年第2期13卷 70-72,91页

作者：吕雅君刘世藩北京体育学院北京100084 天津体育学院

根据材料力学理论,利用测力—摄影同步采集的方法,在弹性材料电测技术的帮助下,计算出撑杆跳高运动员握杆两手对撑杆的作用力,发现了运动员的一些用力特点。在撑杆跳高技术的研究方法上作了进一步的探索。

关键词：撑杆跳高研究方法运动生物力学

调整思维逻辑,增强开拓能力——运动生物力学的研究现状与发展趋势

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天津体育学院学报 1986年第4期 1-7页

作者：刘世藩

前言二次大战之后,相当一批理工科学者转到了生物工程方面来。力学的渗透,使对生命活动问题的研究得到空前繁荣。生物力学充满着青春的活力,以一门崭新的力学学科展现在人间,受到普遍的重视。随着科学技术的日益进步,电子工业和计算技... 详细信息

前言二次大战之后,相当一批理工科学者转到了生物工程方面来。力学的渗透,使对生命活动问题的研究得到空前繁荣。生物力学充满着青春的活力,以一门崭新的力学学科展现在人间,受到普遍的重视。随着科学技术的日益进步,电子工业和计算技术的不断更新换代,运动生物力学也一日千里蓬勃地向前发展,取得了不少新的成果。但多少是由于实用主义的原因,一些从事生物力学教学与研究工作的人,只是按照本人的设想安排选题,内容、方向重点不是很明确。当探索到人体运动的精细结构、研究深入到人体内部时,每因基础理论上的欠缺、思想逻辑的单一化而陷入困境。表现在应用研究上大多停留在运动技术的表面现象分析,显示出开拓能力的不足,不能适应时代的要求。根据研

关键词：运动生物力学思维逻辑微观理论

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人体运动的回转效应——旋的理论分析之二

体育教学与科研 1983年第1期 1-7页

作者：刘世藩

一前言当空气阻力可以忽略不计时,刚体的质心运动服从动量矩守恒原理。如果没有外力矩作用,由于惯性,刚体只能保持原来的运动状态。而运动的人体则可利用肢体环节的相对运动,调整运动结构,在瞬时质量分布不均匀的情况下,局部的相对运动... 详细信息

一前言当空气阻力可以忽略不计时,刚体的质心运动服从动量矩守恒原理。如果没有外力矩作用,由于惯性,刚体只能保持原来的运动状态。而运动的人体则可利用肢体环节的相对运动,调整运动结构,在瞬时质量分布不均匀的情况下,局部的相对运动,引起动量的改变,导致转动轴的方位调整,而形成旋。自旋的动作在体操运动和跳水运动中问世以来,引起广大运动员、教练员和科学研究工作者的极大兴趣。最初的理论研究大多只是一些定性的描述,如Kane,Hardrick,Frohlich等人的论述①②③。自南京大学梁昆淼教授作了晚旋的定量分析之后④,上海交通大学刘延柱教授⑤、南京华东工程学院刘正福教授⑥、华东师大周蓉蓉⑦、蚌埠207厂刘晓基、蒋勇

关键词：人体运动运动员教练员动轴自转轴转动角体育工作者动量矩守恒外力矩进动角刚体模型运动方程力矩轴人体重心空翻转体转动平面