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基于高阶热层合理论的复合材料板壳结构瞬态热分析

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工程力学 2025年第2期42卷 33-40页

作者：王亚楠赵建宁张家雷刘冬欢北京科技大学数理学院应用力学系北京100083 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算... 详细信息

基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算层厚度坐标高阶变化,从而大大提高了层合复合材料板壳结构热分析的计算效率。该文应用此方法对受集中热流作用下的复合材料柱壳及平板进行了算例研究,通过和商用软件结果的对比验证了该文方法在柱壳的瞬态温度场及平板厚度方向上温度分布的计算精度及计算效率。数值结果表明,基于该文高阶热层合理论的复合材料结构瞬态热分析方法不仅可以高精度模拟结构面内及厚度方向上的温度变化,同时,由于在板壳结构厚度方向上大大减少了节点数量,因此,极大地提高了热分析的计算效率。该方法可进一步用于非傅里叶传热等温度随时间空间急剧变化的极端工况下的瞬态热分析。

关键词：复合材料结构高阶热层合理论多计算层瞬态热分析实体壳单元

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剪切增稠液填充蜂窝夹芯板的低速冲击响应

爆炸与冲击 2025年第1期45卷 75-87页

作者：李雨薇易昶成刘志芳雷建银李世强太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所山西太原030024 材料强度与结构冲击山西省重点实验室山西太原030024

将气相二氧化硅颗粒与聚乙二醇溶液混合制备的剪切增稠液(shear-thickening fluid,STF)填充到蜂窝芯层中,制成了STF填充蜂窝夹芯板。通过落锤冲击实验,研究了冲击速度(1.0、1.5、2.0 m/s)、蜂窝孔径(2.0、2.5、3.0 mm)和壁厚(0.04、0.06... 详细信息

将气相二氧化硅颗粒与聚乙二醇溶液混合制备的剪切增稠液(shear-thickening fluid,STF)填充到蜂窝芯层中,制成了STF填充蜂窝夹芯板。通过落锤冲击实验,研究了冲击速度(1.0、1.5、2.0 m/s)、蜂窝孔径(2.0、2.5、3.0 mm)和壁厚(0.04、0.06、0.08 mm)对夹芯板力学性能的影响。利用数字图像相关技术测量了结构的应变历史和后面板挠度场的分布情况,探讨了结构的低速冲击响应过程。实验结果表明,在低速冲击下,未填充STF蜂窝夹芯板的变形模式为后面板中心区域凸起变形,周围区域有明显鼓包变形;填充STF蜂窝夹芯板的变形模式为后面板凸起变形且局部凸起区域较大,周围无鼓包产生。STF的剪切增稠效应可以增加参与能量吸收的蜂窝单元,扩大结构的局部变形区域,减小结构的后面板挠度。提高冲击速度、增大蜂窝孔径或者减小壁厚,都更有利于STF的剪切增稠效应。

关键词：剪切增稠液蜂窝夹芯板低速冲击变形模式数字图像相关技术

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复杂两相流动的动态网格自适应连续表面力方法

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西南交通大学学报 2025年

作者：罗双双杨翊仁孙建伟陈浩西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室华北油田第四采油厂

本文针对具有显著气液边界拓扑变化的两相流动问题，提出了一种基于树状数据结构的动态网格自适应方法，并将该方法应用于Continuum Surface Force（CSF）表面张力模型。在自适应网格框架下，本文构建了基于流场速度小波分析的离散误差... 详细信息

本文针对具有显著气液边界拓扑变化的两相流动问题，提出了一种基于树状数据结构的动态网格自适应方法，并将该方法应用于Continuum Surface Force（CSF）表面张力模型。在自适应网格框架下，本文构建了基于流场速度小波分析的离散误差网格加密准则，同时详细讨论了加密准则中考虑两相界面曲率的情况，扩展了四叉树/八叉树数据结构下两相流动的连续表面力方法，实现了二维、三维以及轴对称情况下网格的自适应加密。通过考虑表面张力的Laplace律，验证了本文介绍的方法在气液边界处计算表面张力的误差不超过3.5%。此外，在表面张力波数值算例中，利用自适应网格可实现高解析度的特性，本文方法准确预测了表面张力波振幅的演化过程，与正则模态解相比，均方根误差可小至10-5量级。最后，我们在数值仿真中复现了双元液滴正碰的物理过程，从而验证了本文所构建的自适应连续表面力模型在处理复杂气液界面流动问题时，能够准确描述两相流动问题中的复杂界面拓扑变化。

关键词：两相流动四叉树/八叉树数据结构连续表面力方法自适应网格

体外脱钙对牛股骨松质骨拉伸和断裂性能影响的实验研究

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中国测试 2025年第2期51卷 46-54,61页

作者：张梦雪包陈吴志懿西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都610031

为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响,该文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行不同程度的骨质疏松模拟,开展不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明:不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性... 详细信息

为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响,该文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行不同程度的骨质疏松模拟,开展不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明:不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性能都有显著影响,但因其骨小梁分布特征差异,难以直接判断其影响规律。孔隙率和分形维数能够一定程度反映骨小梁分布特征,脱钙剂浓度越高,试样的分形维数越低。松质骨的弹性模量、抗拉强度随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而增大。松质骨的断裂性能随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而提高。

关键词：牛股骨松质骨体外脱钙拉伸性能断裂性能孔隙率分形维数

双通道小波核-卷积神经网络轧机设备轴承诊断方法

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机械科学与技术 2025年第02期 335-344页

作者：时培明肖立峰许学方何俊杰彭荣荣燕山大学电气工程学院南昌工学院非线性动力学及应用研究中心

轧机设备运行过程中产生的振动信号和声音信号包含丰富的状况信息，而使用单类传感器采集信号难以捕获轧机的全面信息。针对上述问题，提出一种基于双通道异源信息融合的小波核-卷积神经网络算法。首先，将采集的振动信号转换成二维小... 详细信息

轧机设备运行过程中产生的振动信号和声音信号包含丰富的状况信息，而使用单类传感器采集信号难以捕获轧机的全面信息。针对上述问题，提出一种基于双通道异源信息融合的小波核-卷积神经网络算法。首先，将采集的振动信号转换成二维小波时频图作为二维卷积神经网络通道的输入；再设计一种小波核网络Wavelet kernel network (WKN)作为一维通道对声音信号进行处理；最后，将各通道提取的特征向量在汇聚层进行拼接，信息融合后实现对轧机设备的轴承状况诊断。为了验证该算法的有效性，搭建轧机状况实验平台。实验结果表明，在变工况下，双通道小波核-卷积神经融合网络对轧机轴承故障诊断准确率可达99%。

关键词：故障诊断轧机轴承双通道卷积神经网络小波卷积核

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基于单颗粒碰撞电化学的烷硫醇在纳米金表面的自组装行为

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高等学校化学学报 2025年第2期46卷 53-60页

作者：白乙艳王晨阳高阳李佳敏杨海英运城学院应用化学系运城044300

采用单颗粒碰撞电化学分析法,通过检测溶液中分散的单个颗粒,探究了烷硫醇在纳米金(Au NPs)表面的自组装动力学过程,以及组装过程中反应温度、烷硫醇浓度和分子结构对其组装行为的影响.结果表明,烷硫醇自组装单分子层的形成使得Au NPs... 详细信息

采用单颗粒碰撞电化学分析法,通过检测溶液中分散的单个颗粒,探究了烷硫醇在纳米金(Au NPs)表面的自组装动力学过程,以及组装过程中反应温度、烷硫醇浓度和分子结构对其组装行为的影响.结果表明,烷硫醇自组装单分子层的形成使得Au NPs的活性面积减小,从而导致其催化析氢电流下降.基于此,对比不同自组装条件下测得的碰撞信号,发现吸附量在一定范围内随烷硫醇浓度及反应温度的升高而增大.控制反应时间为10 min,当6-巯基-1-己醇(6-MCH)的浓度为73 mmol/L,反应温度为45℃时,6-MCH在Au NPs表面吸附最多.此外,通过对比6-MCH、3-巯基-1-丙醇(3-MCP)及3-巯基丙酸(3-MPA)的自组装动力学曲线,发现自组装过程均由快速吸附及缓慢重组组成.由于3-MPA的功能头基(羧酸根)与Au NPs的柠檬酸配体之间存在较强的静电排斥作用,使得3-MPA的吸附量明显低于其它两种分子.3-MCP与6-MCH的最大吸附量基本相同,但由于6-MCH的烷基链更长、疏水性更强及运动更慢,导致其与Au NPs亲水性柠檬酸配体之间的作用更弱(6-MCH的吸附自由能变比3-MCP高约4.0 kJ/mol),所以较晚达到吸附最大值.

关键词：自组装单颗粒检测烷硫醇纳米金

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