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基于图像技术的砂质边坡剪切带形成机制研究

上海大学学报(自然科学版) 2025年第1期31卷 157-170页

作者：郭宇轩陆烨熊超上海大学力学与工程科学学院上海200444

为探究边坡受荷破坏时的剪切带形成机制,设计室内模型试验.模型试验采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,表征和分析砂质边坡中剪切带的形成及边坡渐进破坏过程.采用离散元软件PFC3D模拟模型试验,对DIC计算结果进一步... 详细信息

为探究边坡受荷破坏时的剪切带形成机制,设计室内模型试验.模型试验采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,表征和分析砂质边坡中剪切带的形成及边坡渐进破坏过程.采用离散元软件PFC3D模拟模型试验,对DIC计算结果进一步补充和验证.结果表明:剪切带的发展是一个动态过程.在加载初期,剪应变区域分散在荷载周围.随着加载的推进,一些剪应变区域开始连接并形成多条剪切带,而一些剪应变区域逐渐消失.在3/4T时刻左右(T为边坡达到极限承载力并发生破坏的时间),多条剪切带转变为一条主剪切带,主剪切带在T时刻前后延伸至坡面.T时刻后,滑移体的水平位移迅速增加,表现为整体下滑.

关键词：数字图像相关边坡角度边坡变形剪应变剪切带 PFC3D

基于图神经网络的基坑内支撑布置自动化设计与适配性分析

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上海大学学报(自然科学版) 2025年第1期31卷 171-181页

作者：舒展秦亚洲上海大学力学与工程科学学院上海200444

软土基坑需内支撑设计,而目前内支撑设计大多通过设计人员手动完成,自动化程度较低.在计算机智能化技术的推动下,通过智能化设计可辅助提高该过程的效率.为实现自动化设计方法在基坑内支撑中的初步应用,提出了一种基于图神经网络(graph ... 详细信息

软土基坑需内支撑设计,而目前内支撑设计大多通过设计人员手动完成,自动化程度较低.在计算机智能化技术的推动下,通过智能化设计可辅助提高该过程的效率.为实现自动化设计方法在基坑内支撑中的初步应用,提出了一种基于图神经网络(graph neural network,GNN)的基坑内支撑自动化设计方法.首先,建立了能合理表征梁柱拓扑连接关系的图表示方法与4类内支撑典型布置的数据集;随后,通过该数据集对图神经网络进行训练,选取3种图神经网络模型学习柱间连接的特征,以实现柱间梁连接的链路预测;最后,对某一拟建于上海的二级基坑进行梁连接链的自动识别,并且通过有限元分析验证了该方法的适配性.研究结果表明,结合图神经网络的基坑内支撑自动化设计可以提供合理且高效的基坑内支撑布置,同时满足设计与施工的规范要求.

关键词：图神经网络内支撑图表示自动化设计有限元分析

土壤干缩开裂和卷曲分析的数值模型与若干进展Ⅰ:基本方程与网格类数值方法

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水利学报 2025年第1期56卷 42-55页

作者：章青刘攀勇顾鑫乔延赫河海大学力学与工程科学学院江苏南京211100

随着全球气候环境的变化和极端干燥天气的多发,土壤干缩开裂和卷曲问题愈加受到关注。土壤干缩裂缝和卷曲的产生破坏了土体结构的完整性,容易引起各种潜在的自然灾害。土壤干缩开裂和卷曲问题极为复杂,涉及水分蒸发、土体收缩、裂纹演... 详细信息

随着全球气候环境的变化和极端干燥天气的多发,土壤干缩开裂和卷曲问题愈加受到关注。土壤干缩裂缝和卷曲的产生破坏了土体结构的完整性,容易引起各种潜在的自然灾害。土壤干缩开裂和卷曲问题极为复杂,涉及水分蒸发、土体收缩、裂纹演化、空气侵入以及土层卷曲等过程,耦合了热-水-力-化等多物理场的相互作用。发展土壤干缩开裂和卷曲分析的数值模型和高效算法,再现蒸发条件下土壤的水分演化、体积收缩、裂纹扩展和土层卷曲的全过程,仍然面临着复杂的科学挑战。本文重点论述了土壤水分蒸发过程中水分演化、体积收缩、裂纹萌生和土层卷曲的力学机制,分析了致使土壤干缩开裂和卷曲的主要影响因素,给出了土壤开裂和卷曲分析的基本方程,评述了网格类数值方法在土壤干缩开裂和卷曲分析领域的发展与应用情况。分析表明,常规的网格类数值方法受到变形连续性假定和网格的约束,难以解决多裂纹和三维复杂裂纹的扩展问题。无网格粒子类方法直接在离散点集上构造插值基函数,在捕捉复杂土体的开裂和卷曲行为上具有很大的潜力。

关键词：土壤干缩开裂土层卷曲多物理场耦合作用力学机制网格类数值模型

针对受约束轨道追逃博弈问题的循环差分进化求解框架

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中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第2期55卷 257-268页

作者：张去非季明江闫斌刘才山曹璐北京大学工学院北京100871 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

轨道追逃博弈问题得到了广泛的研究,但大多数均建立在无过程约束的假设上.本文针对受轨道高度约束的轨道追逃博弈问题,推导了鞍点存在性条件.基于方程系数矩阵的性质,将其解耦降维为两组两点边值问题.利用罚函数法处理过程约束,并将两... 详细信息

轨道追逃博弈问题得到了广泛的研究,但大多数均建立在无过程约束的假设上.本文针对受轨道高度约束的轨道追逃博弈问题,推导了鞍点存在性条件.基于方程系数矩阵的性质,将其解耦降维为两组两点边值问题.利用罚函数法处理过程约束,并将两点边值问题转化为针对最优性条件的最优化问题.继而提出了一种循环差分进化(DE)求解框架用于求解该最优化问题,以兼顾全局搜索能力和收敛效率.仿真结果表明,该求解框架相较于传统差分进化算法,大幅提高了求解效率和精度.最后,通过对比无轨道约束工况仿真结果,揭示了轨道高度约束对于防止航天器与地球碰撞的现实意义.

关键词：轨道追逃博弈轨道高度约束罚函数两点边值问题循环DE求解框架

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相对论重离子碰撞探索原子核形状

中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第3期55卷 218-220页

作者：赵鹏巍宋慧超周善贵北京大学物理学院北京100871 中国科学科院理论物理研究所北京100190

形状是原子核的重要属性,涉及核结构、核衰变、核反应等几乎核物理的所有研究内容,是当前核物理领域的重要前沿方向.最近,STAR国际合作组在利用相对论重离子碰撞探究原子核结构方面的研究取得了重要突破,提出研究和提取原子核形状的新方... 详细信息

形状是原子核的重要属性,涉及核结构、核衰变、核反应等几乎核物理的所有研究内容,是当前核物理领域的重要前沿方向.最近,STAR国际合作组在利用相对论重离子碰撞探究原子核结构方面的研究取得了重要突破,提出研究和提取原子核形状的新方法,成果发表于最新的《自然》(Nature)期刊中.本文对该文章进行简要的介绍和评论.

关键词：相对论重离子碰撞原子核结构核形变

断层破碎带倾角对复合地层开挖面极限支护力的影响

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地下空间与工程学报 2025年第01期 225-235页

作者：李章林蒋鹏程何国军张孟喜赵慧玲上海隧道工程有限公司上海大学力学与工程科学学院

为分析大直径盾构穿越断层破碎带对开挖面稳定的影响规律，总结了开挖面在盾构穿越断层破碎带前后的失稳特征，改进了包含断层破碎带的复合地层开挖面楔形体-棱柱体模型，推导了考虑断层破碎带影响的“上软下硬”复合地层开挖面极限支... 详细信息

为分析大直径盾构穿越断层破碎带对开挖面稳定的影响规律，总结了开挖面在盾构穿越断层破碎带前后的失稳特征，改进了包含断层破碎带的复合地层开挖面楔形体-棱柱体模型，推导了考虑断层破碎带影响的“上软下硬”复合地层开挖面极限支护力理论计算公式。结合工程实例进行了相关理论计算，揭示了大直径盾构穿越含断层破碎带前后交界面的过程中含复合地层的开挖面极限支护力受断层破碎带倾角影响的变化规律。结果表明：通过对黏聚力和内摩擦角的参数敏感性分析，开挖面范围内各土层黏聚力和内摩擦角的增大均能有效地减小极限支护力的大小，验证了改进的极限平衡分析模型的可靠性；开挖面极限支护力随着断层破碎带倾角的递增表现出增大的趋势；对应于破碎带倾角60°、70°、80°、90°,前交界面的临界长度范围始末造成了极限支护力分别增加88.4%、91.2%、92.9%、93.6%,后交界面的临界长度范围始末造成了极限支护力分别减小51.1%、53.1%、55.6%、56.3%。研究成果对大直径盾构穿越含断层破碎带的复合地层的施工控制措施的调整具有参考价值。

关键词：大直径盾构极限平衡分析模型断层破碎带倾角破碎带交界面极限支护力

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上层大气层气固相互作用的分子动力学研究

力学学报 2025年第1期57卷 65-78页

作者：陶瑞灵王智慧中国科学院大学工程科学学院北京100049

海拔100~300 km的上层大气层内,主要成分之一的原子氧化学活性高,容易在超低轨飞行器表面材料上发生吸附和侵蚀现象,显著改变壁面的物理化学状态和气固相互作用特征,进而影响飞行器的气动性能.由于时空尺度差异和成本限制,目前的地面试... 详细信息

海拔100~300 km的上层大气层内,主要成分之一的原子氧化学活性高,容易在超低轨飞行器表面材料上发生吸附和侵蚀现象,显著改变壁面的物理化学状态和气固相互作用特征,进而影响飞行器的气动性能.由于时空尺度差异和成本限制,目前的地面试验手段和模拟方法很难复现上层大气层真实空间环境的气固相互作用过程.针对这一难题,文章设计了一种分子动力学等效模拟方案,让气体分子在短时间内高频入射材料表面,来反映真实环境中长时间低频率的气固相互作用过程,从而研究上层大气层不同海拔高度的空间环境中,原子氧在典型航天材料壁面的吸附/侵蚀状态演化过程以及动量适应系数的变化规律.研究表明,在满足一定等效原则时,这种模拟方案能够合理地反映相关的真实物理图像,展示了洁净壁面从少量吸附到大量吸附原子氧,再到原子氧侵蚀壁面表层结构形成松散氧化物的3阶段演化过程,同时也给出了高速入射的气体分子在相应壁面状态下的动量适应特征.另外,本文也研究了上层大气层另一主要组分N_(2)的存在对原子氧吸附、侵蚀和适应过程的影响.这一研究可加深人们对上层大气层气固相互作用过程的认识,并为新一代飞行器的气动设计提供参考.

关键词：上层大气层气固相互作用分子动力学适应系数超低轨大气阻力

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再思秦之速亡

北京大学学报(哲学社会科学版) 2025年第1期62卷 107-118页

作者：陈侃理北京大学中国古代史研究中心北京100871

秦通过强化中央集权体制赢得了统一战争的速胜。速胜一方面带来了全面铺开统治的沉重压力,另一方面又使秦对自身的制度和政治优势深信不疑,坚持用强化旧体制的方式应对新形势。统一后,随着疆域面积成倍增长,行政成本上升,官吏缺乏导致... 详细信息

秦通过强化中央集权体制赢得了统一战争的速胜。速胜一方面带来了全面铺开统治的沉重压力,另一方面又使秦对自身的制度和政治优势深信不疑,坚持用强化旧体制的方式应对新形势。统一后,随着疆域面积成倍增长,行政成本上升,官吏缺乏导致吏治恶化,并在六国故地造成事实上的征服性统治;秦制的超强动员能力转而用于消耗性的事业,结果民力虚耗,反抗情绪激烈。秦始皇在速胜中获得的超凡魅力权威无法转移给继承人,加剧了秦二世的合法性危机,最终触发反秦战争,导致秦朝速亡。由速胜而速亡,证明了秦统治的特殊性。

关键词：秦秦始皇帝制中国路径依赖

区块链投资与银行融资对资金约束企业决策影响

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系统工程理论与实践 2025年第1期45卷 36-53页

作者：程昱翔王一鸣陈斌北京大学经济学院中国银行研究院

区块链技术正改变着资金约束企业的融资现状,不失为解决企业融资难问题的前景方向.本文考虑了一个融资生产模型,分析市场需求随机情况下,资金约束企业进行区块链技术投资向银行进行借贷后的最优生产策略.探讨了三种类型企业(初始资金投... 详细信息

区块链技术正改变着资金约束企业的融资现状,不失为解决企业融资难问题的前景方向.本文考虑了一个融资生产模型,分析市场需求随机情况下,资金约束企业进行区块链技术投资向银行进行借贷后的最优生产策略.探讨了三种类型企业(初始资金投资区块链较为充足企业,初始资金投资区块链不充足企业,不进行区块链投资企业)的投资策略,生产策略和企业利润受企业初始资金,银行利率,银行对区块链投资的利率折扣系数的具体影响.研究发现随着区块链投资效率与企业生产获利水平关系上的不同,对最优生产和区块链投资有着相反的影响.区块链投资增加产生的市场需求可以降低企业面临的贷款违约风险.文章发现区块链投资能够为企业创造更大价值,降低实际融资成本.本文对企业面临不同背景下进行区块链投资提供管理启示,本文还发现银行制定的利率及区块链投资利率折扣将对企业生产起到引导作用.

关键词：融资市场风险区块链投资公司金融