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常压潜水装具运动建模与求解

哈尔滨工程大学学报 2016年第1期37卷 132-137,144页

作者：王志博孙刚复旦大学力学与工程科学系上海200433

针对指导潜水装具的水下操纵控制和性能设计的问题,建立潜水装具的水下运动与控制动力学模型,根据潜水装具的布置特点建立可动质量、附加质量、水动力和控制力的表述关系式。编制仿真计算程序,对典型水下运动进行计算机仿真。结合动力... 详细信息

针对指导潜水装具的水下操纵控制和性能设计的问题,建立潜水装具的水下运动与控制动力学模型,根据潜水装具的布置特点建立可动质量、附加质量、水动力和控制力的表述关系式。编制仿真计算程序,对典型水下运动进行计算机仿真。结合动力学模型迭代优化计算,优化总布置参数,并给出优化计算结果。通过对直航、回转、关节运动等典型运动状态的建模计算,显示选定的设计参数使得装具具有良好的控制能力,同时具有直航稳定性能和回转性能,可完成水下各种作业活动。

关键词：常压潜水装具运动建模控制参数数值仿真多体运动附加质量

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双出口房间人群疏散的实验研究和数学建模

物理学报 2014年第9期63卷 209-216页

作者：禹尔东吴正郭明旻复旦大学力学与工程科学系上海200433

本文设计了一个双出口房间内人群疏散的实验方案,通过不同条件下疏散过程的实况录像及视频检测,得到不同人数疏散时间的许多定量结果.提出了双出口房间吸引区间的概念,证明了较小出口吸引区间的边界总是一段圆弧,可以解释行人流出口处... 详细信息

本文设计了一个双出口房间内人群疏散的实验方案,通过不同条件下疏散过程的实况录像及视频检测,得到不同人数疏散时间的许多定量结果.提出了双出口房间吸引区间的概念,证明了较小出口吸引区间的边界总是一段圆弧,可以解释行人流出口处的圆形成拱现象.通过类比地铁候车厅内人群疏散过程,建立了双出口房间内疏散时间的二次函数模型,成功拟合不同条件下的实测数据.疏散人数较少时,疏散时间随着人数增加而线性增长;人数较多,在出口附近出现待行区域时,疏散时间则呈二次函数增长.与一些已知疏散时间数学模型相比,本文模型对出口宽度变化的反应更敏感.

关键词：行人流行人疏散吸引区间疏散实验

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基于交通流实测数据的加速度研究

力学学报 2015年第2期47卷 242-251页

作者：尹凯弘吴正郭明旻复旦大学力学与工程科学系上海200433

采用6个不同密度下的交通流样本,从视频中提取大量跟驰车对的车头间距、车速、加速度和速度差数据.统计分析发现,加速度值域关于0点具有对称性;不同密度下加速度分布具有不同特征;车头间距、车速和速度差对加速度的影响程度随密度不同... 详细信息

采用6个不同密度下的交通流样本,从视频中提取大量跟驰车对的车头间距、车速、加速度和速度差数据.统计分析发现,加速度值域关于0点具有对称性;不同密度下加速度分布具有不同特征;车头间距、车速和速度差对加速度的影响程度随密度不同而不同.利用实测数据对GM模型和Bando模型进行参数优化,据此提出一种GM模型的简化形式和一种改进的Bando模型,两者拟合该文实测数据的平均误差都在6%以下.

关键词：交通流实测跟驰模型加速度

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弥散核燃料等效辐照肿胀计算模拟

原子能科学技术 2015年第3期49卷 502-510页

作者：蔡维赵云妹龚辛丁淑蓉霍永忠复旦大学力学与工程科学系上海200433

本文将弥散核燃料芯体看作一种特殊的颗粒复合材料,利用细观计算力学的方法,假设燃料颗粒在芯体中周期性分布,建立了对芯体等效辐照肿胀进行计算模拟的有限元模型。考虑颗粒的辐照肿胀和基体材料的辐照硬化效应,分别建立了燃料颗粒和基... 详细信息

本文将弥散核燃料芯体看作一种特殊的颗粒复合材料,利用细观计算力学的方法,假设燃料颗粒在芯体中周期性分布,建立了对芯体等效辐照肿胀进行计算模拟的有限元模型。考虑颗粒的辐照肿胀和基体材料的辐照硬化效应,分别建立了燃料颗粒和基体材料的应力更新算法,编制了用户材料子程序,在Abaqus软件中实现了芯体等效辐照肿胀的有限元模拟。计算分析了颗粒大小和体积含量对芯体等效辐照肿胀的影响,并得到了等效辐照肿胀的拟合公式。研究结果表明,影响芯体等效辐照肿胀的主要因素是颗粒的辐照肿胀和体积含量。

关键词：弥散核燃料有限元法均匀化方法等效辐照肿胀

镍钛合金支架关键尺寸对其疲劳性能影响的有限元分析

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生物医学工程学杂志 2015年第2期32卷 305-310页

作者：李建军王盛章复旦大学力学与工程科学系上海200433

为了对镍钛合金支架的疲劳性能进行评价,使用Ansys软件模拟支架生产过程中的扩张、热处理和压握等工序以及临床使用的释放过程,分析了不同圆弧段尺寸对支架结构中应变分布的影响,并采用疲劳图谱来研究具有不同支架圆弧段尺寸的镍钛合金... 详细信息

为了对镍钛合金支架的疲劳性能进行评价,使用Ansys软件模拟支架生产过程中的扩张、热处理和压握等工序以及临床使用的释放过程,分析了不同圆弧段尺寸对支架结构中应变分布的影响,并采用疲劳图谱来研究具有不同支架圆弧段尺寸的镍钛合金支架的疲劳特性。本文研究发现:在承受血管载荷时,具有不同圆弧段尺寸的三种支架结构的最大主应变均分布于圆弧段和支架杆相交的过渡点附近区域;但是当圆弧段尺寸与支架杆尺寸相等时,在圆弧段中心内侧位置也有很大的应变出现。这是由于圆弧段尺寸的差异引起了镍钛合金支架杆截面惯量的差异,从而导致支架结构中应变分布区域的不同。此外,由疲劳图谱可知当支架圆弧段尺寸取值为中间值时,其疲劳安全性却是最好的。以上结果说明镍钛合金支架的疲劳性能与其圆弧段几何尺寸密切相关,但并不是正相关关系。

关键词：镍钛支架疲劳有限元圆弧段尺寸应变

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一种基于子结构界面动刚度的模态综合法

振动工程学报 2015年第3期28卷 345-351页

作者：诸赟张美艳唐国安复旦大学力学与工程科学系上海200433

针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题,将子结构界面动刚度展开成频率的泰勒级数,表示为子结构的固定界面主模态。利用位移协调和力平衡条件对子结构界面动刚度进行模态综合,保留了截断模态高阶项的部分贡献,发展了... 详细信息

针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题,将子结构界面动刚度展开成频率的泰勒级数,表示为子结构的固定界面主模态。利用位移协调和力平衡条件对子结构界面动刚度进行模态综合,保留了截断模态高阶项的部分贡献,发展了一种新的模态综合方法。推导过程不必引入质量矩阵为对角块的假设,比现有改进方法更具普适性。数值算例的结果表明在相同自由度的前提下,该方法能获得更高的模态综合精度。

关键词：动态子结构模态综合法动刚度

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单片式核燃料板轧制过程的数值模拟研究

原子能科学技术 2015年第3期49卷 511-517页

作者：万继波孔祥喆丁淑蓉徐宏彬霍永忠复旦大学力学与工程科学系上海200433

针对UMo合金单片式核燃料板锆合金包壳材料应变率相关的力学本构关系,推导出其三维应力更新算法,相应地编写了定义其本构关系的VUMAT子程序并验证了程序的正确性;建立了对UMo合金单片式板元件的框架轧制过程进行计算模拟的有限元模型;... 详细信息

针对UMo合金单片式核燃料板锆合金包壳材料应变率相关的力学本构关系,推导出其三维应力更新算法,相应地编写了定义其本构关系的VUMAT子程序并验证了程序的正确性;建立了对UMo合金单片式板元件的框架轧制过程进行计算模拟的有限元模型;利用显式动力有限元法,计算分析了复合坯内部的变形以及接触压强在轧制过程中的演化规律。研究结果表明,利用VUMAT用户材料子程序能方便正确地定义材料应变率相关的本构关系;燃料芯体与盖板之间的轧制接触压力随时间而演化,在靠近宽度方向的对称面处具有最大的接触压力。本研究为优化UMo合金单片式核燃料板的制造工艺参数提供了理论基础和计算手段。

关键词：单片式核燃料板轧制数值模拟大变形弹塑性应变率相关

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含非线性边界梁结构频响特征的实验研究

振动与冲击 2015年第4期34卷 82-89页

作者：赵环迪王珺陈力奋复旦大学力学与工程科学系上海200433

利用实验方法研究含非线性边界的梁结构频响特征。实验对象由一根矩形截面的主梁和二片与之垂直的片梁构成-T字型结构,通过在片梁两端垫放不同厚度的钢尺,使主梁的一端形成不同的几何非线性约束边界,片梁不同程度的预变形改变了主梁静... 详细信息

利用实验方法研究含非线性边界的梁结构频响特征。实验对象由一根矩形截面的主梁和二片与之垂直的片梁构成-T字型结构,通过在片梁两端垫放不同厚度的钢尺,使主梁的一端形成不同的几何非线性约束边界,片梁不同程度的预变形改变了主梁静平衡点的位置。实验结果发现,预变形和外激励幅值对系统的非线性频响特征影响显著,随着预变形和外激励幅值的变化,主梁的频响特征呈现出软特性、硬特性和线性特性之间复杂的演变过程。进一步的理论分析表明,预变形的存在使得系统的动力学控制方程同时含有平方和立方非线性,数值计算的结果与上述实验现象相吻合。实验研究和数值计算的结果,宏观上揭示了几何非线性约束边界中的预变形对梁结构频响特征的影响规律。

关键词：非线性边界预变形频响特征实验研究

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压头晶体各向异性对纳米压痕变形机理的影响

功能材料 2014年第21期45卷 21089-21093页

作者：李生飞倪玉山复旦大学力学与工程科学系上海200433

为了研究压头晶体各向异性对纳米压痕变形机理的影响,用多尺度准连续介质(QC)法模拟了不同晶向的Ni压头与Ag薄膜的纳米压痕过程,对比不同晶向的压头在薄膜的弹-塑性转变点和最大载荷时薄膜中的原子滑移带,发现压头的晶向是决定薄膜开启... 详细信息

为了研究压头晶体各向异性对纳米压痕变形机理的影响,用多尺度准连续介质(QC)法模拟了不同晶向的Ni压头与Ag薄膜的纳米压痕过程,对比不同晶向的压头在薄膜的弹-塑性转变点和最大载荷时薄膜中的原子滑移带,发现压头的晶向是决定薄膜开启原子滑移系的难易的关键因素。研究了压头在不同晶向下纳米压痕过程中Ag薄膜的变形机理,发现薄膜中原子滑移大都由压头拐角处触发。用RiceThomson位错模型计算得到压头表面正应力和切应力的分布图,借助应力分布图讨论了薄膜原子滑移的开启机理。

关键词：多尺度纳米压痕晶体各向异性变形机理