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结构动载荷识别研究进展

振动工程学报 2024年第10期37卷 1625-1650页

作者：姜金辉张方南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016

作用于工程结构上的动载荷由于环境等限制难以通过直接测量的方式获取,基于动响应信息间接识别或重构动载荷已成为一种十分有效的途径。动载荷识别经过数十年的发展,已经形成了一系列行之有效的方法。本文总结了动载荷识别方法的研究历... 详细信息

作用于工程结构上的动载荷由于环境等限制难以通过直接测量的方式获取,基于动响应信息间接识别或重构动载荷已成为一种十分有效的途径。动载荷识别经过数十年的发展,已经形成了一系列行之有效的方法。本文总结了动载荷识别方法的研究历程及主要成果,系统性阐述了典型时、频域方法以及基于函数拟合思想、正则化策略、贝叶斯框架、数据驱动等动载荷识别方法,并讨论了各方法的优缺点以及适用范围。此外,还针对载荷识别过程中普遍存在的结构参数不确定问题以及输入条件不确定问题进行了总结。动载荷位置识别也是动载荷识别问题的重要组成部分,本文对现有位置识别方法进行了归纳分析。探讨了动载荷识别方法的工程应用,并分析了现有方法的局限性。结合当前实际工程应用中日益迫切的需求及动载荷识别领域面临的问题,展望了未来动载荷识别亟需攻克的技术难题以及可能的发展方向和重点领域。

关键词：动载荷识别数据驱动不确定性位置识别工程应用

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单孔排气气泡特征识别与参数提取方法

化工进展 2024年第2期43卷 808-817页

作者：杨志龙田文斌张珍王志英王一伟中国农业大学工学院北京100083 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190

气液两相流广泛应用于多种工业领域当中,测量气泡特征参数并进行统计分析可以探究气泡的运动及生长规律,这对相关物理规律和过程控制研究具有重要意义。然而气泡在运动中会发生融合、破碎等现象,导致图像中气泡的重叠粘连,以及拍摄背景... 详细信息

气液两相流广泛应用于多种工业领域当中,测量气泡特征参数并进行统计分析可以探究气泡的运动及生长规律,这对相关物理规律和过程控制研究具有重要意义。然而气泡在运动中会发生融合、破碎等现象,导致图像中气泡的重叠粘连,以及拍摄背景的不均匀性均会对气泡特征数据提取造成较大误差。本文采用高速摄像技术获得了不同液体流速与通气量下的气泡图像,通过对距离变换图像的极值点进行抑制与融合,改进了分水岭算法的前景标记提取方法,实现了气泡的准确分割,进而对分割气泡进行最小二乘椭圆拟合重构,获取了气泡参数。对比分析发现,相较于腐蚀运算和阈值分割提取标记的方法,本文方法准确率分别提高了22.7%与13.6%。通过对气泡特征进行统计分析,发现随着通气量的增加,气泡数量略微增多而平均尺寸显著增大,表明通气量对气泡尺寸有着重要影响。通气量相同,随着来流速度的增加,气泡破碎,气泡的数量增加且平均尺寸减小。

关键词：气液两相流重叠气泡识别气泡特征统计高速摄像

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连续芳纶纤维增强PLA复合材料3D打印技术成型缺陷及工艺优化方法研究

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复合材料科学与工程 2024年第1期 98-104页

作者：孟云聪周光明蔡登安张楠南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

连续纤维3D打印技术结合了复合材料高力学性能和3D打印灵活制造的优点,具有较大发展潜力。然而现有工艺制得的零件存在较多成型缺陷,影响了该技术的大规模应用。本文基于自行研制的3D打印设备制造芳纶纤维增强PLA试验件,研究试验件成型... 详细信息

连续纤维3D打印技术结合了复合材料高力学性能和3D打印灵活制造的优点,具有较大发展潜力。然而现有工艺制得的零件存在较多成型缺陷,影响了该技术的大规模应用。本文基于自行研制的3D打印设备制造芳纶纤维增强PLA试验件,研究试验件成型质量并提出了滑移缺陷发生条件,系统研究了纤维束滑移、剥离、断裂和层间孔隙等缺陷,最后提出优化打印速度、路径变化角、冷却系统和喷嘴外形四种工艺优化方法,设计了相关试验进行验证。结果表明,优化打印速度、路径变化角和增设冷却系统可将纤维束滑移距离分别降低45%、81%和50%,优化喷嘴设计可将纤维束断裂率降低90%。本研究为基于3D打印的复合材料设计和制造提供了新的思路和解决方案。

关键词： 3D打印连续纤维缺陷优化方法复合材料

构造序次及其在找矿预测中的应用——以华南热液型铀矿床为例

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地质学报 2024年第7期98卷 2173-2192页

作者：陈柏林中国地质科学院地质力学研究所北京100081

构造序次是地质力学和构造地质学的重要概念。构造序次是指在同一场地壳运动中,岩块或地块在遭受同一时期、同一动力作用方式持续作用下,所形成的不同性质和排列方位的各项结构面先后出现的次序,或者是由于边界条件的局部改变,各项构造... 详细信息

构造序次是地质力学和构造地质学的重要概念。构造序次是指在同一场地壳运动中,岩块或地块在遭受同一时期、同一动力作用方式持续作用下,所形成的不同性质和排列方位的各项结构面先后出现的次序,或者是由于边界条件的局部改变,各项构造形迹挨次控制关系。构造序次强调了构造形迹之间的成生联系,是厘定构造型式、建立构造体系的基础。构造序次关系是非常多见的,它不同于构造级别,不同序次构造之间具有时差性、派生性、绝对性、可隐性等特点,低序次构造往往展布在高一序次构造所影响的范围内,受局部构造应力场控制。控矿构造研究要从低序次到高序次,从含矿构造入手,开展力学性质和组合规律分析,厘定控矿构造型式,总结构造控矿规律;找矿预测要从高序次到低序次,根据构造控矿型式和序次的挨次控制规律,分析低序次含矿构造可能出现的位置和方向,开展找矿预测。通过控矿构造的序次分析,认为江西相山邹家山铀矿床不是受NE向的邹家山石洞断裂控制,而是受NEE向、中低倾角倾向NNW的隐性构造带控制,找矿方向是沿现有矿带SWW方向、中等倾角的深部。长江铀矿田不是受棉花坑断裂和油洞断裂控制,而是受NNW(近SN)向陡倾角构造带控制,浅部次级断裂含(储)矿、其下延归并的主构造带起导矿、运(配)矿作用,找矿方向是沿NNW(近SN)向含矿构造的延伸、延深部位以及地表矿带内空白区的深部。在进行构造序次分析时要特别注意构造形迹的成生联系,也要注重构造期次,更要区分成矿前、成矿期和成矿后构造,对具体的矿田、矿床或矿化带,对导矿、运矿(配矿)、储矿(含矿)构造间的关系(也即控矿构造与含矿构造的关系)要进行客观分析,厘定控矿构造型式,构建构造控矿模型,指导找矿预测实践。

关键词：构造序次成生联系控矿构造型式构造控矿模型找矿预测华南热液型铀矿

钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

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表面技术 2024年第12期53卷 22-35页

作者：鲁震钱建国叶兵孔继周韦红余周飞南京航空航天大学航天航空结构力学及控制全国重点实验室南京210016 上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域,然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对... 详细信息

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域,然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4种提高有机涂层耐蚀性的方法入手,阐述了各种方法的基本原理,探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能,并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度,探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响,提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战,并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。

关键词：钢铁有机涂层耐蚀摩擦性能填料

三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响研究

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混凝土 2024年第7期 105-110页

作者：朱鹏飞余熠石研然徐菲何旸蒋林华储洪强徐宁杨恒徐天磊南京水利科学研究院材料结构研究所江苏南京210000 河海大学力学与材料学院江苏南京210000

为了研究三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响,采用了等温量热、X射线衍射、热重等测试方法探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化进程和水化产物的演化;并采用相边界成核与生长模型探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系... 详细信息

为了研究三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响,采用了等温量热、X射线衍射、热重等测试方法探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化进程和水化产物的演化;并采用相边界成核与生长模型探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化动力学过程。结果表明:三乙醇胺能够加速水泥-石灰石粉胶凝材料体系的水化,增加水化产物的生成,从而增加了其水化程度;另外,三乙醇胺能够增加水化产物早期的成核与生长速率,减小水化产物早期的相边界成核与生长面积。

关键词：水泥基材料石灰石粉三乙醇胺水化特性

温度对水性聚氨酯-混凝土宏微观粘结特性的影响

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材料导报 2024年第4期38卷 103-108页

作者：唐建辉白银陈徐东张伟南京水利科学研究院材料结构研究所南京210029 河海大学土木与交通学院南京210098 深圳市东江水源工程管理处广东深圳518036

为了探究环境温度对水性聚氨酯(WPU)与混凝土宏微观界面粘结特性的影响,测试了20℃、35℃和50℃下水性聚氨酯的质量损失、拉伸强度和拉断伸长率随龄期的发展规律,研究了温度对水性聚氨酯与混凝土粘结强度和破坏模式的影响,并通过SEM和ED... 详细信息

为了探究环境温度对水性聚氨酯(WPU)与混凝土宏微观界面粘结特性的影响,测试了20℃、35℃和50℃下水性聚氨酯的质量损失、拉伸强度和拉断伸长率随龄期的发展规律,研究了温度对水性聚氨酯与混凝土粘结强度和破坏模式的影响,并通过SEM和EDS分析了界面区的微观形貌特征和界面区厚度。结果表明:水性聚氨酯的质量损失随着温度的升高而加快,即成膜速度也更快。升高环境温度可提高水性聚氨酯的早期拉伸强度,但在较高温度(50℃)下水性聚氨酯的后期拉伸强度会降低。宏观上界面粘结强度随着温度的升高和龄期的延长而逐渐增加,并且粘结破坏由单一界面模式向复合破坏模式转变。在微观上,温度的升高使得界面区聚氨酯硬段含量增加,界面区厚度也由44.21μm增加至65.08μm,这是粘结强度随温度升高而增加的原因。

关键词：水性聚氨酯混凝土温度粘结特性微观形貌

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波箔型动压气体轴承间隙非一致滑移流场

航空动力学报 2024年第8期39卷 470-482页

作者：张镜洋孙义建吕元伟张靖周陈卫东刘晨晨南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 中国航空工业集团有限公司金城南京机电液压工程研究中心南京210016

为揭示界面滑移对动压气体轴承间隙流场的影响机理,以波箔型动压气体径向轴承为研究对象,建立周向非一致滑移修正雷诺方程并采用超松弛迭代法进行求解,分析了转速、偏心率、间隙高度和箔片变形等因素变化下滑移对轴承间隙内流场的影响... 详细信息

为揭示界面滑移对动压气体轴承间隙流场的影响机理,以波箔型动压气体径向轴承为研究对象,建立周向非一致滑移修正雷诺方程并采用超松弛迭代法进行求解,分析了转速、偏心率、间隙高度和箔片变形等因素变化下滑移对轴承间隙内流场的影响。结果表明:随着转速的增大或间隙高度的减小,流固界面由无滑移状态转变为静子侧滑移状态,并最终达到两侧均滑移状态,转子侧从压力上升区、静子侧从压力下降区向两侧滑移区域面积和速度逐渐增大;而偏心率的增大仅会导致滑移速度增大,而滑移区域面积几乎不变;箔片变形使滑移速度场呈现阶梯状分布。非一致滑移对最高气膜压力最大影响可达17%。速度梯度和压力场显著变化诱导界面剪应力和极限剪应力复杂演化而产生上述规律。

关键词：动压气体轴承微尺度箔片界面滑移流场

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生物热-力-电生理耦合学

应用数学和力学 2024年第6期45卷 651-669页

作者：孙学超刘少宝林敏徐峰卢天健南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210001 西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室仿生工程与生物力学研究所(BEBC) 西安710049

由于温度、机械力、生化等多种影响因子对机体的生物学行为产生重要影响,生物体在多物理场下保持动态平衡是其正常活动的关键条件.研究生物热-力-电生理耦合行为,旨在交叉融合多个学科,建立生物传热学、生物力学、神经生理学等数理模型... 详细信息

由于温度、机械力、生化等多种影响因子对机体的生物学行为产生重要影响,生物体在多物理场下保持动态平衡是其正常活动的关键条件.研究生物热-力-电生理耦合行为,旨在交叉融合多个学科,建立生物传热学、生物力学、神经生理学等数理模型,系统开展跨尺度热-力-电生理耦合行为研究,并将成果应用于生物医学领域,对理解生物体的正常功能以及重大疾病的病理机制和有效诊治具有重要意义.其核心思想在于发现关键科学问题、识别交叉学科,并集成学科优势,推动理论创新和技术创新,为生命医学领域带来新突破.该文以剑桥大学和DNA双螺旋结构的发现为背景,以大脑、皮肤、牙齿等为例,介绍生物热-力-电生理耦合学这一新兴交叉学科的起源和内涵.

关键词：皮肤牙齿大脑跨尺度学科交叉