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Finite Element Simulations on Failure Behaviors of Granular Materials with Microstructures Using a Micromechanics-Based Cosserat Elastoplastic Model

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2024年第3期138卷 2305-2338页

作者： chenxi xiu Xihua Chu School of Civil Engineering Chongqing Jiaotong UniversityChongqing400074China School of Civil Engineering Wuhan UniversityWuhan430072China

This paper presents a micromechanics-based Cosserat continuum model for microstructured granular *** utilizing this model,the macroscopic constitutive parameters of granular materials with different microstructures are expressed as sums of microstructural *** microstructures under consideration can be classified into three categories:a medium-dense microstructure,a dense microstructure consisting of one-sized particles,and a dense microstructure consisting of two-sized ***,the Cosserat elastoplastic model,along with its finite element formulation,is derived using the extended Drucker-Prager yield *** investigate failure behaviors,numerical simulations of granular materials with different microstructures are conducted using the ABAQUS User Element(UEL)*** demonstrates the capacity of the proposed model to simulate the phenomena of strain-softening and strain *** study investigates the influence of microscopic parameters,including contact stiffness parameters and characteristic length,on the failure behaviors of granularmaterials ***,the study examines themesh independence of the presented model and establishes its relationship with the characteristic length.A comparison is made between finite element simulations and discrete element simulations for a medium-dense microstructure,revealing a good agreement in results during the elastic *** parameters describing plasticity are shown to be partially related to microscopic factors such as confining pressure and size of the representative volume element.

关键词： Granular materials micromechanics Cosserat elastoplastic model microstructures failure behaviors

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Prediction on dispersion in elastoplastic unsaturated granular media

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Theoretical & Applied Mechanics Letters 2020年第2期10卷 74-78页

作者： chenxi xiu Xihua Chu Jiao Wang School of Civil Engineering Wuhan UniversityWuhan 430072China State Key Laboratory for Structural Analysis of Industrial Equipment Dalian University of TechnologyDalian 116024China

This study focuses on the propagation of the plane wave in the elastoplastic unsaturated granular media,and the wave equations and dispersion equations are derived for the media under the framework of Cosserat *** to symmetry,five different wave modes are considered and predicted for the elastoplastic unsaturated granular media based on the Cosserat theory,including two longitudinal waves,one rotational longitudinal wave and two coupled transverse–rotational transverse *** correspondence is discussed between these Cosserat wave modes and the classical wave *** on the dispersion equations,the dispersion behaviors are obtained for the five Cosserat wave *** results indicated that the different stress-strain stages,including the elastic,hardening and softening stages,have obvious effect on the dispersion behaviors of the Cosserat wave modes.

关键词： Unsaturated granular media Elastic-plasticity Cosserat Wave propagation Dispersion

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基于微形态模型的颗粒材料中波的频散现象研究

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力学学报 2018年第2期50卷 315-328页

作者：修晨曦楚锡华武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识.波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象... 详细信息

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识.波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象是基于弹性理论框架建立微结构连续体或高阶梯度连续体等广义连续体模型来进行.本研究基于细观力学给出了一个颗粒材料的微形态连续体模型.在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且颗粒间的相对运动分解为两部分:即宏观平均运动和细观真实运动.基于此分解,提出了一个完备的变形模式,得到了对应于不同应变及颗粒间运动的宏细观本构关系.结合宏观变形能的细观变形能求和表达式,获得了基于细观量表示的宏观本构模量.应用所建议模型考察了波在弹性颗粒介质的传播行为,给出了不同形式的波的频散曲线,结果显示此模型具有预测频率带隙的能力.

关键词：颗粒材料微形态模型波传播频散频率带隙

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颗粒振动分离的浮力计算折减修正法及数值模拟

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应用力学学报 2021年第5期38卷 1989-1994页

作者：张志雄修晨曦王雁然楚锡华武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 中信建筑设计研究总院有限公司武汉430014

颗粒材料在振动或流动情况下的分离行为如巴西果效应已经广为人知,为了解释这种分离行为已提出了渗透、对流、凝聚等一系列解释机制,但是尚未达成共识。本文研究颗粒上浮时所受的浮力,发现已有的大颗粒浮力计算方法无法解释大颗粒粒径... 详细信息

颗粒材料在振动或流动情况下的分离行为如巴西果效应已经广为人知,为了解释这种分离行为已提出了渗透、对流、凝聚等一系列解释机制,但是尚未达成共识。本文研究颗粒上浮时所受的浮力,发现已有的大颗粒浮力计算方法无法解释大颗粒粒径改变时上浮行为不同这一典型现象。为此引入粒径比对已有的大颗粒浮力计算方法进行了修正,并证明了其合理性。此外,还研究了局部阻尼系数、振幅、颗粒密度对压强分布的影响。结果表明:所建议的修正办法能正确地计算不同粒径比下大颗粒受到的浮力;随着局部阻尼系数的增大,压强最大值增大,压强曲线下降趋势由直线变为曲线;随着颗粒密度的增大,压强最大值增大,但压强曲线下降趋势变化并不明显;随着加载振幅的增大,压强最大值与下降趋势变化均不明显。

关键词：离散单法元颗粒动力学颗粒分离浮力机制

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颗粒材料修正的微形态连续体模型研究

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重庆大学学报（自然科学版） 2020年第6期43卷 1-11页

作者：修晨曦楚锡华武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

基于细观力学给出了1个颗粒材料的修正的微形态连续体模型。在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且对颗粒间的相对运动进行分解,认为颗粒的细观真实运动(包括平动和转动)是由细观平均运动与1个表征相对于平均运动的波动组成。对微曲率... 详细信息

基于细观力学给出了1个颗粒材料的修正的微形态连续体模型。在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且对颗粒间的相对运动进行分解,认为颗粒的细观真实运动(包括平动和转动)是由细观平均运动与1个表征相对于平均运动的波动组成。对微曲率进行对称修正,推导得到了与对称应变张量共轭的对称柯西应力张量,与对称微曲率张量共轭的对称偶应力张量,以及与非对称相对应变张量(微曲率张量)共轭的非对称相对应力张量(偶应力张量)。基于运动分解与对称修正,最终得到了1个颗粒材料的1阶微形态宏观本构关系。宏观本构关系包括应力-应变关系,偶应力-微曲率关系,以及相对应力(偶应力)-相对应变(微曲率)关系。宏观本构模量通过表征细观信息的接触刚度、内部长度参数等识别。

关键词：颗粒材料细观力学微形态模型微结构

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基于正交试验的铝合金覆盖件模面优化

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汽车工程 2019年第1期41卷 96-102页

作者：程鹏金飞翔邵晨曦修磊北京科技大学机械工程学院北京100083 机械科学研究总院集团有限公司中机生产力促进中心北京100044 合肥学院机械工程系合肥230601

本文中基于正交试验,采用Dynaform软件进行某车型AA6014-T4铝合金机舱盖外板模面结构的设计和优化。研究表明:模面的拔模斜度对机舱盖外板的减薄率影响最大,而边界延长量对其增厚率影响最大。当其它成形工艺参数一定时,优化得到的最佳... 详细信息

本文中基于正交试验,采用Dynaform软件进行某车型AA6014-T4铝合金机舱盖外板模面结构的设计和优化。研究表明:模面的拔模斜度对机舱盖外板的减薄率影响最大,而边界延长量对其增厚率影响最大。当其它成形工艺参数一定时,优化得到的最佳工艺参数为:边界延长量4mm、凸模圆角20mm、拔模斜度20°和凹模圆角10mm,经仿真和试验验证,板件成形质量好,无开裂和起皱等缺陷。

关键词：铝合金机舱盖冲压成形模面正交试验

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黄连中盐酸小檗碱的提取纯化及抑菌活性研究

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植物保护 2020年第2期46卷 96-100页

作者：屈欢黄雪王军节杨晨希张琇北方民族大学生物科学与工程学院银川750021 宁夏特殊生境微生物资源开发与利用重点实验室银川750021

为了探究盐酸小檗碱在植物病原真菌方面的抑制作用,以黄连根粉为材料,采用酸水法提取和乙醇重结晶获得盐酸小檗碱纯品,采用生长速率法研究了盐酸小檗碱对常见植物病原菌的抑制活性。结果表明,盐酸小檗碱的提取率为3.3%,经高效液相色谱... 详细信息

为了探究盐酸小檗碱在植物病原真菌方面的抑制作用,以黄连根粉为材料,采用酸水法提取和乙醇重结晶获得盐酸小檗碱纯品,采用生长速率法研究了盐酸小檗碱对常见植物病原菌的抑制活性。结果表明,盐酸小檗碱的提取率为3.3%,经高效液相色谱法测得其含量为93.56%;抑菌活性试验表明,盐酸小檗碱在100μg/mL时对玉米大斑病菌的抑制率达99.9%,EC50为8.20μg/mL,表现出比药剂对照噁霉灵和百菌清更高的抑制活性;进一步的试验表明,与噁霉灵及百菌清相比,盐酸小檗碱对玉米大斑病菌的抑制作用具有持效期长的特点。

关键词：盐酸小檗碱提取纯化含量测定抑菌活性

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特高压智慧变电站冗余测控装置自动测试方法研究

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自动化仪表 2023年第11期44卷 54-58页

作者：修艺源张艺博杨乐张晨曦金明辉李小蓓国网河南省电力公司直流中心河南郑州450000

传统冗余测控装置测试方法对测试项目的选取不全面,导致测试结果存在一定偏差。为了提升自动测试效果,研究了一种特高压智慧变电站冗余测控装置自动测试方法。首先,搭建自动测试场景,采用主成分分析法选取测试用例。然后,采集并处理用... 详细信息

传统冗余测控装置测试方法对测试项目的选取不全面,导致测试结果存在一定偏差。为了提升自动测试效果,研究了一种特高压智慧变电站冗余测控装置自动测试方法。首先,搭建自动测试场景,采用主成分分析法选取测试用例。然后,采集并处理用例数据。以用例数据为输入,利用反向传播(BP)神经网络进行建模与运算,获取冗余指数值。最后,对比标准划分范围,判断特高压智慧变电站冗余测控装置性能是否合格。对比结果表明,针对3种不同工况,所提方法应用下的测试结果与预期结果的拟合优度均在0.9以上,说明实际结果和预期结果较为一致。该结果证明了方法的有效性。该方法具有一定的应用价值。

关键词：特高压智慧变电站冗余测控装置神经网络反向传播自动测试冗余指数

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hBD-3和NF-κB p65在口腔潜在恶性病变和口腔鳞状细胞癌中的表达及意义

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中国医药导报 2021年第17期18卷 25-28,35页

作者：杜永秀杨琴杨晨希徐普中南大学湘雅医学院附属海口医院口腔医学中心黏膜病科海南海口570208

目的检测β-防御素-3(hBD-3)和核因子-κB(NF-κB)p65在正常口腔黏膜、口腔潜在恶性病变(OPMD)及口腔鳞状细胞癌(OSCC)中的表达并探讨相关性。方法收集中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科2015年1月—2018年12月60例OPMD患者、40例OSC... 详细信息

目的检测β-防御素-3(hBD-3)和核因子-κB(NF-κB)p65在正常口腔黏膜、口腔潜在恶性病变(OPMD)及口腔鳞状细胞癌(OSCC)中的表达并探讨相关性。方法收集中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科2015年1月—2018年12月60例OPMD患者、40例OSCC患者及15例口腔黏膜正常者的临床资料及组织学标本,采用免疫组织化学法检测各组病理组织中hBD-3与NF-κB p65的表达,分析在不同类型组织标本中的差异,以及两种蛋白之间的相关性。结果OSCC中hBD-3、NF-κB p65的表达强度高于正常组及OPMD组(P<0.05),OPMD组高于正常组(P<0.05)。hBD-3与NF-κB p65的表达呈正相关(r=0.355,P<0.05)。hBD-3、NF-κB p65与OPMD上皮异常增生相关(P<0.05)。结论hBD-3和NF-κB p65蛋白在口腔黏膜早期癌变过程中表达增高,并有明显协同作用,两者可能参与了口腔鳞癌的发生发展。

关键词： β-防御素-3 核因子-κB p65 口腔潜在恶性病变口腔鳞状细胞癌

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超声引导射频消融联合外科微创手术治疗下肢静脉曲张的疗效及预后影响因素分析

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现代生物医学进展 2021年第7期21卷 1287-1291页

作者：韩林霖韩天陈曦孙若男汪佳旭杨秀华哈尔滨医科大学附属第一医院腹部超声室黑龙江哈尔滨150001

目的:评估超声引导射频消融术(Radio Frequency Ablation, RFA)联合外科微创手术治疗对下肢各类型浅静脉曲张的临床疗效,分析影响射频消融靶静脉闭合率的相关因素。方法:对2018年6月至2019年6月在我院住院的73例下肢静脉曲张患者(共137... 详细信息

目的:评估超声引导射频消融术(Radio Frequency Ablation, RFA)联合外科微创手术治疗对下肢各类型浅静脉曲张的临床疗效,分析影响射频消融靶静脉闭合率的相关因素。方法:对2018年6月至2019年6月在我院住院的73例下肢静脉曲张患者(共137条静脉)采用RFA闭合和外科微创手术治疗(点式剥脱治疗交通支静脉和泡沫硬化处理小腿部浅表静脉)的联合治疗方法,所有患者在术后6个月进行超声随访,评价治疗效果并分析相关影响因素及影响射频闭合率的相关因素。结果:对137条治疗后的患肢进行随访,平均随访时间为6个月,74名患者症状均有所缓解,患者治疗后的下肢静脉疾病诊断标准CEAP分级(clinical-etiology-anatomic-pathophysiologic classification system,CEAP)均显著低于治疗前(PAASV>GSV。结论:超声引导下肢浅静脉的射频消融闭合术联合交通支静脉的外科微创手术治疗是治疗静脉曲张的一种安全有效的方式。RFA治疗靶静脉再通的重要危险因素是靶静脉的术前直径以及静脉种类。

关键词：下肢静脉曲张交通支静脉射频消融静脉直径前副隐静脉

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