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正交弹性材料中双周期裂纹反平面问题的封闭解

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应用力学学报 2013年第4期30卷 475-479,641页

作者：常莉红崔江彦时朋朋宝鸡文理学院数学系宝鸡721013 宁夏大学数学与计算机学院银川750021

研究了无限大正交弹性材料中含双周期裂纹的反平面问题,其基本胞元含有三条裂纹,且三条裂纹的中心恰好位于一等腰三角形顶点。运用椭圆函数、保角变换理论、施瓦兹公式获得了该问题应力场的封闭解,并得到了裂纹尖端处的应力强度因子。... 详细信息

研究了无限大正交弹性材料中含双周期裂纹的反平面问题,其基本胞元含有三条裂纹,且三条裂纹的中心恰好位于一等腰三角形顶点。运用椭圆函数、保角变换理论、施瓦兹公式获得了该问题应力场的封闭解,并得到了裂纹尖端处的应力强度因子。该问题结果取特殊情形退化对应于单排共线周期裂纹的解答。通过数值算例,分析了双周期裂纹归一化的应力强度因子随双周期裂纹的横向间距和纵向间距之比b/a分别取10、5、2、1时的变化曲线。结果表明:对于一定的横向间距,应力奇异因子随纵向间距的增大而减小,但随着纵向间距的增大,纵向间距对应力奇异因子的影响变得不明显;对于一定的纵向间距,应力奇异因子随横向间距的减小而减小,但随着横向间距的减小,横向间距对应力奇异因子的影响变得不明显。

关键词：弹性材料双周期裂纹应力强度因子

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纳米流体液滴内的光驱流动实验及其解析解

物理学报 2020年第6期69卷 159-167页

作者：刘哲王雷磊时朋朋崔海航西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学力学技术研究院西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

在光透过性的流体介质中添加具有高光响应特性的纳米颗粒,可以形成光驱动纳米流体,实现对光能的高效利用.本文针对光驱纳米流体流动行为开展实验观察和理论分析研究,这是实现光驱纳米流动精确调控的理论基础.首先利用粒子图像测速技术... 详细信息

在光透过性的流体介质中添加具有高光响应特性的纳米颗粒,可以形成光驱动纳米流体,实现对光能的高效利用.本文针对光驱纳米流体流动行为开展实验观察和理论分析研究,这是实现光驱纳米流动精确调控的理论基础.首先利用粒子图像测速技术对液滴中直径为300 nm的Fe3O4颗粒在不同光源照射下受Marangoni效应诱导的运动进行了实验观测,研究光能向动能的高效转化机制.实验结果表明,当颗粒浓度大于临界数密度时,可诱导出垂向具有对称结构的涡,在液滴底部颗粒由四周向中心运动,顶部则由中心向四周运动,光源频率和颗粒数密度是这一过程的主导因素.随后,针对光强高斯分布的紫外光驱动下大颗粒数密度、特征流速约mm/s的光驱纳米流体,通过Stokes方程和表面张力梯度边界条件实现了其流场分布的解析求解,理论获得的流场分布解析解与实验测量结果保持一致,证实定量理论分析的有效性.最后,讨论了引入表面张力与在液滴底部引入表面压力及体相中集中引入光辐射力的不同驱动模式之间的相关性.这一研究成果为光微流控系统中流动行为的精确调控及光能的高效转化等提供了理论支持.

关键词：纳米流体粒子图像测速 Marangoni 效应表面张力光辐射力

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弹性微梁与椭圆柱压头的压痕问题解析解

中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第1期53卷 101-114页

作者：时朋朋李艳丁生虎李星宁夏大学数学统计学院银川750021 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

压痕技术除被用于块体材料的性能测量,也被广泛用于软材料薄膜和微尺度材料的性能测量.随着材料尺度减小,表面效应对压痕接触问题中的力与变形发挥着重要作用.本文从理论上研究了椭圆柱压头作用下弹性微梁的平面压痕问题.针对具有表面... 详细信息

压痕技术除被用于块体材料的性能测量,也被广泛用于软材料薄膜和微尺度材料的性能测量.随着材料尺度减小,表面效应对压痕接触问题中的力与变形发挥着重要作用.本文从理论上研究了椭圆柱压头作用下弹性微梁的平面压痕问题.针对具有表面张力影响的微尺度梁,通过求解表面压力分布和法向挠度满足的微分控制方程,获得了接触区域内外的表面压力和表面位移的解析解,解中的待定系数由接触区尺寸、压痕深度所决定.结合微梁在均布载荷下的变形解和Betti功互等定理,求解了不同测量力下的接触区尺寸和压痕深度,实现了弹性微梁压痕问题的解析求解.理论分析了表面张力、椭圆压头参数、微梁尺寸参数等对压痕问题中力与变形的作用规律.该研究有助于了解微尺度材料压痕行为中的表面效应,为相关压痕测试技术提供参考.

关键词：压痕弹性微梁表面张力椭圆柱压头解析解

正交各向异性功能梯度层合板稳态热传导问题的精确解

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数学的实践与认识 2014年第7期44卷 286-292页

作者：汪文帅时朋朋宁夏大学数学计算机学院宁夏银川750021 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

对轴对称正交各向异性功能梯度层合圆板稳态热传导问题进行精确分析.假设材料热传导率沿板厚方向按指数函数形式梯度分布,从正交各向异性功能梯度圆板稳态热传导的基本方程出发,利用分离变量法,获得了在上、下表面作用任意热分布情况下... 详细信息

对轴对称正交各向异性功能梯度层合圆板稳态热传导问题进行精确分析.假设材料热传导率沿板厚方向按指数函数形式梯度分布,从正交各向异性功能梯度圆板稳态热传导的基本方程出发,利用分离变量法,获得了在上、下表面作用任意热分布情况下的精确解.通过数值算例的分析,指出材料性质的梯度变化、板厚边界条件等分析了对温度场分布的影响.所获得的精确结果,可以作为评价其它近似方法的标准解答.

关键词：功能梯度圆板稳态热传导分离变量法精确解

修正SEIR传染病动力学模型应用于湖北省2019冠状病毒病(COVID-19)疫情预测和评估

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浙江大学学报（医学版） 2020年第2期49卷 178-184页

作者：曹盛力冯沛华时朋朋西安交通大学能动学院陕西西安710049 西安交通大学机械强度国家重点实验室陕西西安710049 西安建筑科技大学土木工程学院/力学技术研究院陕西西安710055

目的:建立可用于2019冠状病毒病(COVID-19)疫情评估的SEIR传染病动力学模型,并对湖北省COVID-19疫情进行预测和评估。方法:考虑COVID-19潜伏期患者不易被有效隔离,且具有较强的传染能力,建立了联合考虑潜伏期传播能力和追踪隔离干预措施... 详细信息

目的:建立可用于2019冠状病毒病(COVID-19)疫情评估的SEIR传染病动力学模型,并对湖北省COVID-19疫情进行预测和评估。方法:考虑COVID-19潜伏期患者不易被有效隔离,且具有较强的传染能力,建立了联合考虑潜伏期传播能力和追踪隔离干预措施的COVID-19 SEIR传染病动力学模型。以2020年1月23日至2月24日的湖北省疫情数据为依据,拟合得到了新建立的修正SEIR模型的动力学参数。通过欧拉数值方法实现修正SEIR传染病动力学模型的求解,对湖北省疫情进行分析,评估防控隔离和集中收治等措施对疫情发展的影响。结果:修正的SEIR传染病动力学模型对疫情的理论估计与湖北省疫情的实际情况较为符合。模型理论分析表明,防控隔离和医学追踪隔离等措施对疫情大面积传播有重要抑制作用;集中接收、分层治疗等重要措施对感染人数峰值的迅速回落起到了关键作用;此外,个人提高防范意识,采取严格自我防护措施,遏制了感染人数的新增。结论:修正的SEIR传染病动力学模型可用于COVID-19传播态势分析,以便为制订未来的疫情干预决策提供一定的理论支持。

关键词： 2019冠状病毒病严重急性呼吸综合征冠状病毒2 新型冠状病毒肺炎 SEIR模型传播动力学预测

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变截面功能梯度棒的一维全约束热应力

数学的实践与认识 2015年第8期45卷 144-149页

作者：时朋朋李星宁夏大学数学计算机学院宁夏银川750021 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 宁夏师范学院数学与计算机科学学院宁夏固原756000

求解了变截面功能梯度棒的一维全约束热应力问题.假设棒在热膨胀主轴上没有剪应力只有纵向应变,且沿热膨胀的主轴,棒的线膨胀系数和弹性模量呈幂函数变化.材料力学观点下计算了棒自由时的缩短量和棒受未知拉力时的伸长量,并借助全约束... 详细信息

求解了变截面功能梯度棒的一维全约束热应力问题.假设棒在热膨胀主轴上没有剪应力只有纵向应变,且沿热膨胀的主轴,棒的线膨胀系数和弹性模量呈幂函数变化.材料力学观点下计算了棒自由时的缩短量和棒受未知拉力时的伸长量,并借助全约束假设令其相等,确定未知拉力值,进一步得到棒沿热膨胀主轴上热应力分布的解析解.结果进行退化后可得到与均匀棒相关问题完全一致的结果.数值算例详细的分析了圆孔半径以及功能梯度参数等对热应力的影响.

关键词：功能梯度棒全约束热应力

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一维周期准周期多势垒结构的透射特性

科学技术与工程 2013年第16期21卷 4475-4480页

作者：时朋朋李星宁夏大学数学计算机学院银川750021

利用传输矩阵法研究一维周期和准周期势垒结构的透射系数。针对特定应用需求,假设势垒和势阱的厚度固定,一维周期以及准周期势垒结构模型简化为两种高度不同的势垒按周期以及准周期的序列构成任意多势垒结构。数值算例表明:周期和准周... 详细信息

利用传输矩阵法研究一维周期和准周期势垒结构的透射系数。针对特定应用需求,假设势垒和势阱的厚度固定,一维周期以及准周期势垒结构模型简化为两种高度不同的势垒按周期以及准周期的序列构成任意多势垒结构。数值算例表明:周期和准周期势垒结构都有透射带隙和禁带的出现。准周期势垒相比周期势垒结构禁带宽度发生了展宽,而且在周期势垒不能透射的粒子在准周期势垒中产生高质量的共振隧穿。此外,准周期参数的选取对固定能量的粒子在一维准周期势垒结构中的透射特性有重要影响。

关键词：多势垒结构周期准周期透射系数

一维六方准晶非周期半平面的第一周期基本问题

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工程数学学报 2014年第4期31卷 545-556页

作者：时朋朋崔江彦李星宁夏大学数学计算机学院银川750021 西安电子科技大学机电工程学院西安710071

利用复变函数方法讨论一维六方准晶非周期半无限平面的第一周期基本问题,周期问题是指非周期半无限平面内的应力、应变和边界条件关于垂直于准周期方向的轴是周期的,并且假定应力是有界的,应用Hilbert核积分公式得到问题封闭形式的解.... 详细信息

利用复变函数方法讨论一维六方准晶非周期半无限平面的第一周期基本问题,周期问题是指非周期半无限平面内的应力、应变和边界条件关于垂直于准周期方向的轴是周期的,并且假定应力是有界的,应用Hilbert核积分公式得到问题封闭形式的解.最后给出实际工程常见的周期均匀压载作用和剪切载荷作用下应力函数的解析表达式.当忽略相位子场的贡献,本文结果退化为各向异性材料已有的相关结果.

关键词：一维六方准晶非周期平面周期载荷复变函数法唯一可解性

功能梯度压电/压磁双材料的周期界面裂纹问题

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力学季刊 2013年第2期34卷 191-198页

作者：时朋朋霍华颂李星宁夏大学数学计算机学院宁夏银川750021

研究反平面载荷作用下压电/压磁双材料的周期界面裂纹问题,压电/压磁双材料由有限厚度的功能梯度压电层和功能梯度压磁层粘结而成.为便于分析,假设压电层和压磁层的材料性质沿着裂纹的法线方向呈指数变化,基于分离变量和Hilbert核奇异... 详细信息

研究反平面载荷作用下压电/压磁双材料的周期界面裂纹问题,压电/压磁双材料由有限厚度的功能梯度压电层和功能梯度压磁层粘结而成.为便于分析,假设压电层和压磁层的材料性质沿着裂纹的法线方向呈指数变化,基于分离变量和Hilbert核奇异积分方程方法,获得应力强度因子的数值解.数值算例讨论层厚、周期带长度、梯度参数以及材料参数变动等对应力强度因子的影响。结果发现层厚以及裂纹间距的增大会降低裂纹尖端应力强度因子,梯度参数的改变对应力强度因子也有显著的影响.材料参数变动的讨论发现弹性参数的变动对应力强度因子影响最大,其次为电参数,磁参数的变动对应力强度因子影响最小。

关键词：压电压磁双材料功能梯度材料周期界面裂纹应力强度因子