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柔性基层合柱瞬态响应的有限元分析

应用力学学报 2018年第2期35卷 272-277页

作者：张榜李善恩缪馥星宁波大学冲击与安全工程重点实验室宁波315211 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

良好的尺寸设计可优化结构的力学性能,为了研究几何参数对柔性基底结构抗冲击性能的影响,本文运用ABAQUS软件,计算了柔性基底层合柱受冲击载荷时的瞬态响应,对比分析了不同基底厚度、截面尺寸的柔性基底层合柱的动态力学性能。给出了层... 详细信息

良好的尺寸设计可优化结构的力学性能,为了研究几何参数对柔性基底结构抗冲击性能的影响,本文运用ABAQUS软件,计算了柔性基底层合柱受冲击载荷时的瞬态响应,对比分析了不同基底厚度、截面尺寸的柔性基底层合柱的动态力学性能。给出了层合柱上端面中心点的位移、速度、加速度等响应,以及接触面中心点处的应力、应变响应,发现冲击过程中柔性基层合柱出现了大变形。结果表明:柔性基底对中间层的缓冲保护起到了较大的作用,减少了冲击力对中间层的破坏;柔性基层合柱瞬态响应随基底厚度的增加而减小。均布载荷冲击下,截面尺寸为10mm或7.5mm的层合柱瞬态响应平缓且出现一定幅度的波动;截面尺寸为4mm、5mm、5.2mm层合柱出现失稳现象,发生失稳的时刻分别为7.8ms、11.4ms、13.6ms。

关键词：柔性电子冲击载荷柔性基底层合柱瞬态响应

基于DEM-CFD耦合方法的煤系土边坡失稳机理宏细观分析

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工程科学与技术 2021年第4期53卷 63-72页

作者：张鸿张榜丰浩然吴灿南昌工程学院江西省水利土木工程基础设施安全重点实验室江西南昌330099 南昌工程学院土木与建筑工程学院江西南昌330099

边坡的宏观力学特性是由组成土体颗粒的细观参数及其运动决定的,基于连续介质模型的有限元方法虽然能够在宏观层面上基本等效地得到边坡土体的应力变形特性,但难以反映边坡体在微细观尺度上的变形失稳机理,存在明显的局限性。将离散元方... 详细信息

边坡的宏观力学特性是由组成土体颗粒的细观参数及其运动决定的,基于连续介质模型的有限元方法虽然能够在宏观层面上基本等效地得到边坡土体的应力变形特性,但难以反映边坡体在微细观尺度上的变形失稳机理,存在明显的局限性。将离散元方法(discrete element method,DEM)与计算流体动力学方法(computational fluid dynamic,CFD)进行耦合,建立了煤系土边坡3维DEM-CFD流固耦合细观作用计算模型,对降雨作用下煤系土边坡失稳破坏的细观机理进行分析。结果表明,采用DEM-CFD流固耦合方法模拟的煤系土边坡破坏形式主要是雨水冲刷,边坡滑动面预测为近似的直线段,这与室外模型试验边坡雨水冲刷的范围非常接近,验证了该数值方法的适应性。边坡土体颗粒的力链、配位数以及孔隙率等细观参数,在降雨过程中都会随之发生变化,如坡顶颗粒的孔隙率由初始状态的0.35变化至失稳状态的0.80,这些细观参数的变化与边坡土体的宏观力学表现直接关联。文中通过对颗粒细观参数变化分析,从细观角度解释了雨水作用下煤系土边坡的破坏演变规律。研究成果为该区域煤系土边坡的防护设计与施工提供理论依据,并从微细观角度更好地分析离散介质岩土工程的宏观力学规律提供了一种思路。

关键词：煤系土边坡失稳机理 DEM-CFD流固耦合方法模型试验宏细观分析

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茶树品种及温度对茶尺蠖种群适合度影响

茶树品种及温度对茶尺蠖种群适合度影响

作者：张榜福建农林大学

学位级别：硕士

茶尺蠖Ectropis oblique Prout是一种寡食性茶树害虫,为我国茶园中重要害虫之一,严重影响茶叶的产量和品质。昆虫生存、生长发育和繁殖主要受到寄主植物和温度等因素的影响。因此,本研究利用年龄-龄期两性生命表,评估了不同茶树品种及... 详细信息

茶尺蠖Ectropis oblique Prout是一种寡食性茶树害虫,为我国茶园中重要害虫之一,严重影响茶叶的产量和品质。昆虫生存、生长发育和繁殖主要受到寄主植物和温度等因素的影响。因此,本研究利用年龄-龄期两性生命表,评估了不同茶树品种及温度对茶尺蠖种群适合度的影响,以期为选育抗虫品种茶树、茶尺蠖的综合防治及茶尺蠖的预测预报提供一定的参考。本试验主要结果如下:1.不同茶树品种对茶尺蠖种群适合度的影响利用年龄-龄期两性特征生命表,分析取食福鼎大白、黄旦两个茶树品种对茶尺蠖种群生长发育、繁殖力和种群参数的影响。结果表明,取食福鼎大白或黄旦茶尺蠖在不同世代间的幼虫和蛹的发育历期、总产卵前期均呈随机变化。取食福鼎大白茶尺蠖的雌成虫寿命、雄成虫寿命和总繁殖力均显著高于黄旦,表明福鼎大白茶树品种更有利于茶尺蠖种群的繁殖和种群扩增。2.不同温度对茶尺蠖种群适合度的影响试验温度下,随着温度的升高,福鼎大白或黄旦品种饲养的茶尺蠖的幼虫和蛹的发育历期、成虫前期、雌虫总寿命、雄虫总寿命均显著缩短;茶尺蠖雌成虫寿命、存活率、总繁殖力均显著提高;茶尺蠖种群动态参数内禀增长率r、周限增长率λ、净增值率R0均显著提高;茶尺蠖种群动态参数平均世代时间T显著降低。种群动态模拟预测表明,茶尺蠖在26℃饲养条件下,更有利于其种群扩增和繁殖。

关键词：茶尺蠖茶树品种温度种群适合度

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试论图书馆的读者满意度

情报理论与实践 2004年第1期27卷 52-54页

作者：张榜树安徽财贸学院图书馆安徽233041

从 6个方面分别阐述了图书馆读者满意度指标的定义、范畴、实质、特点及读者容忍度。

关键词：图书馆信息服务读者满意度读者容忍度读者研究

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柔性基底层合结构瞬态响应的有限元数值模拟

柔性基底层合结构瞬态响应的有限元数值模拟

作者：张榜宁波大学

学位级别：硕士

柔性电子具有便携、透明、轻质、伸展/弯曲等特性,具有广阔的应用前景。柔性基底是柔性电子器件重要的组成部分,也是实现功能器件具有良好力学性能的关键材料。柔性基底层合结构相邻层之间材料性质差异大,研究柔性基底层合结构瞬态响应... 详细信息

柔性电子具有便携、透明、轻质、伸展/弯曲等特性,具有广阔的应用前景。柔性基底是柔性电子器件重要的组成部分,也是实现功能器件具有良好力学性能的关键材料。柔性基底层合结构相邻层之间材料性质差异大,研究柔性基底层合结构瞬态响应特性具有重要意义。本文基于柔性电子多层结构的力学研究现状,应用有限元软件ABAQUS,首先,分析柔性基底元件结构的瞬态响应。计算分析了柔性基底层合柱受冲击载荷时的瞬态响应;对比分析了不同基底厚度、截面尺寸的柔性基底层合柱在半正弦冲击波作用下的动态力学行为。给出了层合柱上端面中心点的位移、速度、加速度等响应,以及接触面中心点处的应力、应变响应,发现冲击过程中柔性基层合柱出现大变形。结果表明:柔性基底与封装层对硅层的缓冲保护起到了较大的作用,减少了冲击力对硅层的破坏;柔性基层合柱瞬态响应随基底厚度的增加而减小;均布载荷冲击下,截面尺寸较大时层合柱瞬态响应平缓且出现一定幅度的波动;截面尺寸为较小时层合柱出现失稳现象。其次,围绕柔性基底/硅薄膜层合梁结构,探讨其在冲击载荷下的瞬态响应过程。计算了不同Si层厚度、基底弹性模量、基底厚度、材料组合等对其瞬态响应的影响。结果表明:Si层越厚,柔性基/硅层合梁位移响应越小。封装层与基底层材料分别为SU-8、PDMS的层合梁在加载段的速度、加速度瞬态响应峰值均最小。当PDMS作为柔性基底时,其弹性模量变化对柔性基/硅层合梁瞬态响应影响很小,在对柔性基底层合梁瞬态响应进行研究时可不考虑该参数。增大基底厚度可降低柔性基/硅层合梁瞬态响应幅值。最后,基于上述模型分别计算了各参数的能量响应关系以及各参数对Si层吸收能量比值的影响。各组成部分的能量关系为SU-8应变能占整个模型的绝大部分,Si和PDMS的应变能响应之和占整个模型的小部分。并通过有限元方法初步分析了此类层合梁的固有频率与振型。柔性基底弹性模量对较低阶次的频率影响较小,对较高阶次的频率影响较大。上述研究结果,为柔性电子结构动态研究提供参考。

关键词：瞬态响应冲击载荷柔性基底数值模拟层合结构

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降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观研究

降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观研究

作者：张榜南昌工程学院

学位级别：硕士

煤系土岩质软弱,含炭成分大,遇水极易风化、崩解,结构易破坏而丧失强度,是一种工程性能较差的特殊土体,在降雨条件下这种煤系软岩体极易造成边坡失稳。目前针对煤系土的研究主要是从宏观层面开展的,现有文献未从土体微细观角度对煤系土... 详细信息

煤系土岩质软弱,含炭成分大,遇水极易风化、崩解,结构易破坏而丧失强度,是一种工程性能较差的特殊土体,在降雨条件下这种煤系软岩体极易造成边坡失稳。目前针对煤系土的研究主要是从宏观层面开展的,现有文献未从土体微细观角度对煤系土宏观力学特性的细观机理进行分析与解释,本文以江西省萍乡至莲花高速项目的煤系土边坡为工程背景,采用离散元方法与计算流体动力学方法耦合,从微细观角度分析煤系土边坡在降雨入渗作用下的失稳破坏机理。主要工作内容如下:1.土体细观参数对煤系土宏观力学响应（特性）影响分析。对工程背景项目的煤系土边坡进行现场取样,通过室内三轴试验获得了煤系土的强度参数;从细观角度,采用离散元方法,建立了三轴试验三维数值压缩模型,对不同颗粒的细观参数（如颗粒直径、颗粒切向抗剪刚度、法向抗剪刚度、颗粒摩擦系数、颗粒粘结强度等）、不同颗粒几何形状以及颗粒破碎程度等对土体宏观力学响应的影响规律进行了计算分析。结果发现,颗粒的几何形状对土体抗剪强度影响比较大,颗粒的粘结强度、摩擦系数以及颗粒的刚度对土体抗剪强度影响很大,颗粒发生破碎会导致土体强度降低。2.从细观角度对煤系土剪切带的形成与演化机理进行研究。采用离散单元法,建立了煤系土三轴试验三维数值模型,模拟了煤系土在加载过程中试样的宏观力学响应,分析了颗粒旋转、体积分数、配位数及力链的发展变化规律,从细观角度探讨了煤系土剪切带的形成和演化过程。结果表明,颗粒旋转是剪切带形成的主要原因,在加载受力过程中,剪切带区域的颗粒更容易发生旋转;剪切带土体的孔隙率逐渐增加,颗粒间配位数逐渐降低,相对于剪切带外颗粒间接触更差;同时试样软化与剪切带的形成也密切相关。3.采用DEM-CFD耦合方法,从细观角度对降雨入渗作用下的煤系土边坡失稳机理进行研究。以煤系土室外边坡模型试验为模拟对象,将离散单元法（DEM）与计算流体动力学（CFD）进行耦合,建立了煤系土边坡DEM-CFD耦合的三维数值计算模型,对降雨入渗作用下的煤系土边坡模型失稳破坏过程进行了仿真计算分析。计算结果发现,煤系土边坡失稳破坏的主要模式是雨水冲刷,边坡滑动面预测结果为近似的直线段,这与室外边坡模型试验结果非常接近,说明采用DEM-CFD流固耦合方法分析煤系土边坡失稳机理是可行的,为从细观角度分析边坡稳定性提供了新的思路。

关键词：煤系土边坡失稳机理宏细观分析离散单元法计算流体动力学剪切带演化

X-DSP IP核Power函数部件的设计与验证

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X-DSP IP核Power函数部件的设计与验证

作者：张榜国防科技大学

学位级别：硕士

随着通信和多媒体技术的不断创新,数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)得到飞速发展。Power函数是通信信号及处理器应用中常用的函数,例如泰勒级数展开、傅里叶变换等科学计算都能转变为Power函数的综合运算。如何通过较低的... 详细信息

随着通信和多媒体技术的不断创新,数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)得到飞速发展。Power函数是通信信号及处理器应用中常用的函数,例如泰勒级数展开、傅里叶变换等科学计算都能转变为Power函数的综合运算。如何通过较低的硬件代价,实现高精度的浮点Power函数,是本课题研究的关键问题。本课题来源于国防科大计算机学院微电子所自主研制的X-DSP IP核的项目,针对该IP核中运算部件浮点Power函数部件进行设计与验证。论文的主要工作与创新点如下:1、分析对比Power函数的硬件实现算法。采用指数函数、对数函数与乘法混合运算实现的结构,将Power函数实现转化为指数函数与对数函数的实现。通过综合分析对比混合CORDIC算法、查找表与多项式结合算法、Newton-Raphson迭代算法以及分段线性逼近算法对于超越函数实现的算法复杂度、开销、延时以及精度等,查找表与多项式近似结合算法算法复杂度和开销适中,延时较低,且实现精度较高,因此作为本文中指数、对数函数的实现算法。2、完成IP核浮点Power函数部件实现的数据通路设计。通过查找表与多项式近似结合算法对Power函数部件硬件总体结构进行设计,总体硬件结构主要由指数通路、对数通路、乘法器等构成。对于指数与对数通路的硬件结构主要进行流水线划分以及查找表设计,设计中的其它关键技术包括多操作数加法器优化、前导0预测、浮点规格化移位以及浮点乘法特殊结果判断等。3、完成单精度浮点Power函数的验证与逻辑综合。通过采用模拟验证、形式化验证的方法对设计的模块级、系统级进行验证,保证设计的功能正确性。并对设计精度进行测试,最终单精度浮点尾数精度达到22位。综合结果表明:硬件总开销93561.85um2,总功耗为18.24mw,关键路径延迟为390ps,满足设计要求。

关键词： Power函数查找表多项式近似指数通路对数通路