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Modeling size-dependent behaviors of axially functionally graded Bernoulli-Euler micro-beam

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Mechanical Engineering Science 2020年第1期2卷 17-29页

作者： Shuai WANG Zetian KANG shichen zhou Bo zhou Shifeng XUE College of Pipeline and Civil Engineering China University of Petroleum(East China)Qingdao 266580P.R.China

This work focus on the mechanical behaviors,which are related to the size effect,functionally graded(FG)effect and Poisson effect,of an axially functionally graded(AFG)micro-beam whose elastic modulus varies according to sinusoidal law along its axial *** displacement field of the AFG micro-beam is set according to the Bernoulli-Euler beam *** the modified couple stress theory(MCST),the components of strain,curvature,stress and couple stress are expressed by the second derivative of the deflection of the AFG micro-beam.A size-dependent model related to FG effect and Poisson effect,which includes the formulations of bending stiffness,deflection,normal stress and couple stress,is developed to predict the mechanical behaviors of the AFG microbeam by employing the principle of minimum potential *** mechanical behaviors of a simply supported AFG micro-beam are numerically investigated using the developed model for demonstrating the size effects,FG effects and Poisson effects of the AFG *** show that the mechanical behaviors of AFG micro-beams are distinctly size-dependent only when the ratio of micro-beam height to material length-scale parameter is small *** FG parameter is an important factor that determines and regulates the size-dependent behaviors of AFG *** influences of Poisson’s ratio on the mechanical behaviors of AFG micro-beams are not negligible,and should be also considered in the design and analysis of an AFG *** work supplies a theoretical basis and a technical reference for the design and analysis of AFG micro-beams in the related regions.

关键词： axially functionally graded micro-beam size-dependent behaviors size effect functionally graded effect Poisson effect

基于离散元法的天然气水合物沉积物剪切带演化机理

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石油学报 2022年第1期43卷 101-111页

作者：周世琛周博薛世峰公彬中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590

钻采工程会影响天然气水合物沉积层的地质环境,这可能导致水合物沉积层的变形和破坏,继而可能引发一系列工程问题。因此,要实现天然气水合物资源的安全有效开发,需要对天然气水合物沉积物的变形破坏特性开展研究。考虑水合物的胶结效应... 详细信息

钻采工程会影响天然气水合物沉积层的地质环境,这可能导致水合物沉积层的变形和破坏,继而可能引发一系列工程问题。因此,要实现天然气水合物资源的安全有效开发,需要对天然气水合物沉积物的变形破坏特性开展研究。考虑水合物的胶结效应,采用胶结接触模型,用离散单元法模拟了胶结型天然气水合物沉积物试样的三轴试验,通过局部变形、孔隙率、颗粒的旋转及胶结破坏的特征研究了剪切带的萌生发展规律及其细观机理。研究结果表明:(1)离散元数值试验能有效模拟水合物沉积物的强度和变形特性;(2)不同水合物饱和度试样的剪切带的模式不尽相同,当水合物饱和度为26%和40%时,趋向于形成两条分叉结构的剪切带,而当水合物饱和度为55%时,趋向于形成单一斜向剪切带;(3)剪切带萌生于应变硬化阶段,完全形成于应变软化阶段,是局部变形渐进发展的结果;(4)剪切带内外的局部应变、孔隙率、颗粒的旋转等特征差异明显,具有强烈的局部化特征;(5)水合物胶结对剪切带的萌生和发展具有双重作用,微裂纹首先因水合物颗粒间的胶结破坏而产生,砂土和水合物之间的胶结则限制了裂纹的扩展,而砂土和水合物之间的胶结破坏又促进了裂纹扩展形成剪切带。研究结果对于理解天然气水合物沉积物变形破坏过程中的细观力学机制具有参考价值。

关键词：天然气水合物沉积物离散元法三轴试验剪切带细观机制

柔性边界三轴压缩条件下胶结型水合物沉积物力学特性的离散元模拟

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第3期53卷 830-845页

作者：周世琛霍文星周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

首先,提出了一种胶结型水合物沉积物离散元试样的生成方法,并采用FLAC3D和PFC3D耦合方法创建了侧面柔性边界条件,生成了不同饱和度的水合物试样;其次,考虑水合物的胶结效应,引入线性平行胶结模型并由室内试验结果标定了接触模型参数;第... 详细信息

首先,提出了一种胶结型水合物沉积物离散元试样的生成方法,并采用FLAC3D和PFC3D耦合方法创建了侧面柔性边界条件,生成了不同饱和度的水合物试样;其次,考虑水合物的胶结效应,引入线性平行胶结模型并由室内试验结果标定了接触模型参数;第三,根据数值模拟结果分析了水合物沉积物的强度和变形破坏特性;最后,从力链和能量角度揭示了水合物在应力传递中的微细观力学机制。研究结果表明:建立的离散元模型能准确计算柔性边界条件下的试样体积变化,其模拟结果与室内试验结果吻合较好;水合物沉积物的黏聚力随着水合物饱和度增加而增大,其内摩擦角与水合物饱和度的关系不大;水合物饱和度对水合物沉积物的应变局部化特征影响很大;水合物颗粒参与力链的形成与演化,水合物饱和度越大,高应力水合物颗粒数目越多,水合物颗粒在力链中占比越大;水合物沉积物的弹性应变能、胶结应变能和摩擦耗能的存储和耗散主要通过砂土与水合物间的接触演化作用完成。

关键词：水合物沉积物离散元法柔性边界强度和变形特性力链能量耗散

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可燃冰沉积物宏细观力学特性真三轴试验离散元模拟

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中国石油大学学报（自然科学版） 2020年第1期44卷 131-140页

作者：周博王宏乾王辉周世琛薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

为了研究孔隙填充型可燃冰沉积物在复杂应力状态下的力学特性,采用三维离散元法对孔隙填充型可燃冰沉积物试样进行在不同平均应力、不同中主应力系数下的真三轴压缩模拟试验,研究平均应力和中主应力系数对宏、细观力学性质的影响以及细... 详细信息

为了研究孔隙填充型可燃冰沉积物在复杂应力状态下的力学特性,采用三维离散元法对孔隙填充型可燃冰沉积物试样进行在不同平均应力、不同中主应力系数下的真三轴压缩模拟试验,研究平均应力和中主应力系数对宏、细观力学性质的影响以及细观力学机制的演化与宏观力学特性的联系。结果表明:平均应力的取值主要影响可燃冰沉积物的峰值强度;大、中、小主应力以及大、中、小主应变受到中主应力系数的取值影响较大,其变化趋势与颗粒接触的强接触组构主值表现出良好的相似性;在三向应力不等的情况下,可燃冰沉积物的破坏强度符合Lade-Duncan准则;随着中主应力系数逐渐增大,XY平面上的法向接触力更倾向于朝着中主应力方向发展。

关键词：可燃冰沉积物真三轴压缩试验离散单元法平均应力中主应力系数宏细观力学性质

基于均匀化理论的水合物沉积物修正Duncan-Chang本构模型

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第9期52卷 3251-3263页

作者：王辉周世琛陈宇琪周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chan... 详细信息

为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chang本构模型;最后,探讨模型参数对材料的宏观本构响应的影响,并将模型预测结果与室内三轴试验结果进行对比。研究结果表明:基于Mori-Tanaka均匀化理论的修正Duncan-Chang本构模型不仅能够较好地模拟在低饱和度高围压条件下的应变硬化现象以及在高饱和度低围压条件下的应变软化现象,也能够较好地预测水合物沉积物的侧向变形。水合物沉积物在外荷载作用下的变形主要受到与水合物饱和度和有效围压有关的模型参数的综合影响,模型参数a,b和c分别反映了水合物沉积物的刚度、强度和脆性。而侧向应变的取值主要受到模型参数f,m和n的综合影响,模型参数g的影响并不明显。

关键词：水合物沉积物修正Duncan-Chang本构模型均匀化理论等效弹性参数侧向应变

A novel protein domain is important for photosystem Ⅱ complex assembly and photoautotrophic growth in angiosperms

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Molecular Plant 2023年第2期16卷 374-392页

作者： Wei Li Jiangfan Guo Xue Han Xiaowen Da Kai Wang Hongfei Zhao Shi-Tang Huange Bosheng Li Hang He Ruirui Jiang shichen zhou Peng Yan Tao Chen Yi He Jiming Xu Yu Liu Yunrong Wu Huixia Shou Zhongchang Wu Chuanzao Mao Xiaorong Mo State Key Laboratory of Plant Environmental Resilience College of Life ScienceZhejang UniversityHangzhou 310058PR China College of Life Science Shaanxi Normal UniversityXi'anShaanxi Province 710062PR China School of Advanced Agricultural Sciences and School of Life Sciences State Key Laboratory of Protein and Plant Gene ResearchPeking UniversityBeijing 100871China Peking University Institute of Advanced Agricultural Sciences Shandong Laboratory of Advanced Agricultural Sciences at WeifangWeifangShandong 261000China College of Urban Construction Zhejiang Shuren UniversityHangzhou 310015PR China School of Life Sciences Peking UniversityBeijing 100871PR China State Key Laboratory of Subtropical Silviculture Zhejiang A&F UniversityLin'anHangzhou 311300PR China

Photosystem Ⅱ(PSⅡ)is a multi-subunit protein complex of the photosynthetic electron transport chain that is vital to *** the structure,composition,and function of PSⅡ have been extensively studied,its biogenesis mechanism remains less *** rhodanese-like(TROL)provides an anchor for leaf-type ferredoxin:NADP^(+)***,we report the chacterizaton of a second type of TROL protein,TROL2,encoded by seed plant genomes whose function has not previously been *** show that TROL2 is a PSⅡ assembly cofactor with essential roles in the establishment of ***2 contains a 45-amino-acid domain,termed the chlorotic lethal seedling(CLS)domain,that is both necessary and sufficient for TROL2 function in PSⅡ assembly and photoautotrophic *** analyses suggest that TROL2 may have arisen from ancestral TROL1 via gene duplication before the emergence of seed plants and acquired the CLS domain via evolution of the sequence encoding its N-terminal *** further reveal that TROL2(or CLS)forms an assembly cofactor complex with the intrinsic thylakoid membrane protein LOW PSⅡ ACCUMULATION2 and interacts with small PSⅡ subunits to facilitate PSⅡ complex ***,our study not only shows that TROL2(CLS)is essential for photoautotrophy in angiosperms but also reveals its mechanistic role in PSⅡ complex assembly,shedding light on the molecular and evolutionary mechanisms of photosynthetic complex assemblyin angiosperms.

关键词： PSⅡassembly TROL2 assembly factors angiosperms evolution

Bernoulli-Euler微梁振动特性的尺寸效应

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中国石油大学学报（自然科学版） 2021年第1期45卷 151-157页

作者：周博王志勇赵飞周世琛薛世峰林英松中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

基于修正偶应力理论推导任意截面形状Bernoulli-Euler微梁的变形能、弯曲刚度、外力功、动能等基本变量的偶应力理论表达式,进而通过Hamilton原理建立Bernoulli-Euler微梁的偶应力理论动力微分方程。根据偶应力理论弯曲刚度表达式,研究... 详细信息

基于修正偶应力理论推导任意截面形状Bernoulli-Euler微梁的变形能、弯曲刚度、外力功、动能等基本变量的偶应力理论表达式,进而通过Hamilton原理建立Bernoulli-Euler微梁的偶应力理论动力微分方程。根据偶应力理论弯曲刚度表达式,研究任意截面形状Bernoulli-Euler微梁弯曲刚度的尺寸效应,分析泊松系数和截面形状对Bernoulli-Euler微梁弯曲刚度及其尺寸效应的影响。基于偶应力理论动力微分方程,求解Bernoulli-Euler简支微梁的偶应力理论固有频率,据此研究任意面形状Bernoulli-Euler微梁固有频率的尺寸效应,分析泊松系数和截面形状对Bernoulli-Euler微梁固有频率及其尺寸效应的影响。结果表明,建立的由基本变量偶应力理论表达式和偶应力理论动力微分方程构成的动力学模型能有效地描述任意截面形状Bernoulli-Euler微梁动力学特性的尺寸效应。

关键词： Bernoulli-Euler微梁偶应力理论弯曲刚度固有频率尺寸效应

天然气水合物沉积物不排水剪切特性的离散元模拟

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石油学报 2021年第1期42卷 73-83页

作者：周世琛郇筱林陈宇琪周博薛世峰公彬中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 长崎大学工学部地盘环境研究室日本长崎852-8521

天然气水合物资源广泛分布于深海浅层沉积物中,具有储量大、能量密度高、燃烧清洁等优点,是一种极具开发前景的环保能源,深入研究天然气水合物沉积物的力学特性是实现天然气水合物资源安全开采的重要前提。利用常体积方法对天然气水合... 详细信息

天然气水合物资源广泛分布于深海浅层沉积物中,具有储量大、能量密度高、燃烧清洁等优点,是一种极具开发前景的环保能源,深入研究天然气水合物沉积物的力学特性是实现天然气水合物资源安全开采的重要前提。利用常体积方法对天然气水合物沉积物的不排水剪切特性进行了离散元模拟,并依据物理实验结果对数值模拟结果进行了标定,最后对剪切过程中的细观力学机制进行了分析。研究结果表明,离散元模拟能够有效地反映水合物沉积物试样和砂土试样在不排水条件下的宏观力学特性;在剪切过程中,水合物沉积物试样和砂土试样的平均配位数先减小后增加直至达到相对稳定值,而由于水合物的胶结作用,前者配位数的变化幅度较大;接触力链网络初始以环状力链为主,接着以柱状强力链为主,最后以屈曲力链为主;组构异性的演化规律与外部载荷关系密切,接触法向和法向接触力的组构异性的主方向平行于外部荷载方向,而且法向接触力的数值比切向接触力的数值高一个数量级。

关键词：天然气水合物沉积物不排水条件宏观力学行为离散元细观力学机制

多类型资源协调的“双高”送端电网频率紧急控制策略

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电网技术 2024年第9期48卷 3801-3811,I0076,I0077,I0078页

作者：钟祖浩文云峰叶希刘方郭威周师晨湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 国网四川省电力公司四川省成都市610041 国网四川省电力公司经济技术研究院四川省成都市610041

针对大容量直流闭锁下“双高”送端电网调频资源紧缺、稳控切机量大等问题,提出了一种多类型资源协调的频率紧急控制策略。首先,分析直流闭锁后送端电网频率响应过程,整合同步电源、新能源、抽水蓄能、电化学储能、直流调制和稳控切机... 详细信息

针对大容量直流闭锁下“双高”送端电网调频资源紧缺、稳控切机量大等问题,提出了一种多类型资源协调的频率紧急控制策略。首先,分析直流闭锁后送端电网频率响应过程,整合同步电源、新能源、抽水蓄能、电化学储能、直流调制和稳控切机等事件/响应驱动资源特性,构建了“双高”送端电网频率紧急控制框架和频率响应模型。进而,以直流闭锁后紧急控制代价最低为目标,考虑多元异质资源控制量约束、功率平衡和暂态频率安全约束,建立了多类型资源协调的频率紧急控制模型。最后,基于改进的IEEE RTS-79系统开展了算例测试,仿真结果表明所提模型解算的紧急控制策略能够在满足暂态频率安全要求的同时协调各类资源,且能够有效避免直流闭锁后新能源高频脱网。

关键词：频率稳定 “双高”电力系统送端电网频率紧急控制新能源脱网