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分段线性系统经典数学模型的修正与动力学分析

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力学学报 2024年第1期56卷 225-235页

作者：张瑞良申永军韩东石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 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

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系... 详细信息

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系统的接触点与分离点位置实际上是随着系统参数和运动状态而变化的.若忽视这一点,后续的包括分岔和混沌在内的动力学分析就会出现误差甚至错误.首先基于经典的数学模型,用数值方法揭示了在简谐激励下主系统未返回到间隙处就与副簧系统提前分离,证明了经典数学模型的不当之处.进一步研究发现主系统不仅会出现提前分离,还会出现接触滞后的现象.因此对系统的接触与分离条件提出了修正,得到了更合理的数学模型.研究发现修正后的接触点、分离点位置与修正前相差较大,修正后的幅频响应曲线与修正前存在一定差别;在复杂运动中,修正前后的运动性质也可能发生改变,证明了修正后的模型更加合理,更能反映工程实际.然后,采用平均法并对平均法的积分区间进行推广,求得了修正模型的幅频响应的解析解,并通过龙格库塔法验证了解析解的正确性.对解析解进行稳定性分析,得到了解析解的稳定性判别式.最后,探究了修正模型的副簧系统参数对主系统幅频响应的影响.

关键词：非线性振动分段线性系统平均法动力学行为接触

基于扰动状态概念的砂土-混凝土桩接触面荷载传递模型研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 550-561页

作者：邓煜晨陈琛杨奇冷伍明徐方中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土... 详细信息

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土接触面的力学特性的影响规律,分析接触面模型初始剪切系数、模型扰动参数(A和Z)对桩-砂土接触面荷载传递模型的作用机制。研究结果表明:1)混凝土桩-砂土接触面易呈现应变软化,在低法向应力条件下,混凝土桩-密砂接触面的应变软化程度最大。2)模型扰动参数Z在数值上近似等于孔隙比。模型扰动参数A越大,砂土与混凝土桩接触面的软化显著程度越大。参数A随着密实度增大而增大。随着法向应力增大,密砂的扰动参数A呈近似线性衰减,松砂和中密砂的扰动参数A近似呈双折线衰减。3)初始剪切系数k_s随着法向应力增大而增大,密实度越大,增速越快。4)基于扰动状态概念的桩-砂土接触面荷载传递模型可靠、参数的物理意义明确且易确定,能很好地表征桩-砂土接触面的应变软化及硬化等力学特征。

关键词：密实度桩-砂土接触面荷载传递模型扰动状态概念

GFRP管夹层灌浆修复锈蚀钢管T形节点有限元分析与承载力计算

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建筑结构学报 2024年第10期45卷 120-130页

作者：常鸿飞严晓宇左文康宋心怡刘宁涛夏军武中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为研究GFRP管夹层灌浆(grout-filled GFRP tube,GFGT)修复锈蚀钢管T形节点的受压性能,建立了锈蚀修复节点的有限元模型,并通过已有试验数据验证了其有效性,据此考察了节点几何构造、修复参数和主管端部应力参数对锈蚀修复节点受压承载... 详细信息

为研究GFRP管夹层灌浆(grout-filled GFRP tube,GFGT)修复锈蚀钢管T形节点的受压性能,建立了锈蚀修复节点的有限元模型,并通过已有试验数据验证了其有效性,据此考察了节点几何构造、修复参数和主管端部应力参数对锈蚀修复节点受压承载力和修复效果的影响规律。参数分析结果表明:GFRP管越厚、修复后主管截面空心率越小、灌浆料强度越高、修复范围越长,GFGT修复效率越高,当支主管直径比为0.4、0.6和0.8,主管锈蚀率为30%时,优化修复参数配置最高可使支管受压承载力提升至未锈蚀状态的138%、147%和156%;主管端部应力对未修复与GFGT修复节点的影响规律一致,且修复后受影响程度更小。采用CIDECT设计指南与规范prEN 1993-1-8:2021中给出的计算方法可准确预测锈蚀受压节点承载力退化率,并通过试验数据验证了采用上述规范公式用于评估节点主管端部应力导致的承载力折减率的可行性,进一步提出了GFGT修复锈蚀圆钢管T形节点的受压承载力计算方法,可用于评估锈蚀率30%以内的修复节点受压承载力。

关键词：圆钢管节点 GFRP管锈蚀灌浆有限元分析承载力计算

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U型平板微热管LED散热器散热性能分析

农业工程学报 2024年第9期40卷 227-235页

作者：余万韩煜王岗苏华山胡涛苏良彬董裴芹三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

针对目前LED表面发热量较大,局部温度过高,而导致其使用寿命减少的问题,该研究以平板微热管为核心传热元件,与锯齿形翅片结合,设计了一种U型平板微热管散热器。采用试验和仿真模拟相结合的方法,对不同风速、翅片结构、翅高及翅间距等关... 详细信息

针对目前LED表面发热量较大,局部温度过高,而导致其使用寿命减少的问题,该研究以平板微热管为核心传热元件,与锯齿形翅片结合,设计了一种U型平板微热管散热器。采用试验和仿真模拟相结合的方法,对不同风速、翅片结构、翅高及翅间距等关键影响因素进行分析。结果表明:通过对比分析U型平板微热管在两种室外工况下各测点试验值和模拟值,散热稳定后温度的最大误差分别为4.2%和6.7%,验证了模型的可靠性。风速分别为0.5和3.0 m/s时,锯齿型翅片都具有良好的散热性能。当风速为3.0 m/s时,锯齿型翅片、W型翅片、直翅片散热器稳定后热源温度分别为34.3、35.5和39.1℃。为找到最佳工况和结构,进行了正交分析,当室外风速为3.5 m/s,锯齿型翅片翅高为12 mm,翅间距为8 mm时,U型热管具有较佳的散热性能。研究结果可为LED散热系统的设计提供数据参考和设计思路,拓宽LED光源的应用范围。

关键词：数值模拟试验散热 U型平板微热管翅片正交分析

基于铌酸锂电光效应的电场传感器研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第11期 94-106页

作者：邓世耀彭佳豪王李波刘润昊符方恒陈华江韦玉明杨铁锋关贺元卢惠辉暨南大学广东省光纤传感与通信重点实验室暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室

电场传感器在汽车、航空电子、医疗器械、电力系统以及高能物理研究等领域具有广阔的应用前景，相关研究在工程技术和科学研究领域具有重要意义。介绍了电场传感器的几种工作原理，对比分析了基于铌酸锂电光效应的电场传感器的优势。分... 详细信息

电场传感器在汽车、航空电子、医疗器械、电力系统以及高能物理研究等领域具有广阔的应用前景，相关研究在工程技术和科学研究领域具有重要意义。介绍了电场传感器的几种工作原理，对比分析了基于铌酸锂电光效应的电场传感器的优势。分别推导了集成光波导马赫-曾德尔结构和基于共振峰漂移的微结构电场传感器的工作原理。总结和分析了铌酸锂块状晶体型和薄膜铌酸锂型的电场传感器近年来的研究进展，还重点讨论和分析了传感器件结构在灵敏度、线性动态范围、频率响应、器件尺寸等工作性能指标上的提升和关键技术。对未来基于铌酸锂电光效应的电场传感器发展前景和所面临的挑战进行了展望。

关键词：铌酸锂电场传感器电光效应集成光波导微结构

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黄原胶改良粉土的动强度特性及其微观分析

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 900-909页

作者：张俊然杨峥姜彤华北水利水电大学河南省岩土力学与水工结构重点实验室河南郑州450046

地震和车辆振动等荷载易对路基粉土的强度造成破坏,通常使用水泥和石灰等传统材料对粉土进行改良,但对环境造成了不可逆的损害,研究环境友好型生物聚合物——黄原胶改良粉土动强度特性及机理显得非常必要.通过改变黄原胶的掺量,采用扫... 详细信息

地震和车辆振动等荷载易对路基粉土的强度造成破坏,通常使用水泥和石灰等传统材料对粉土进行改良,但对环境造成了不可逆的损害,研究环境友好型生物聚合物——黄原胶改良粉土动强度特性及机理显得非常必要.通过改变黄原胶的掺量,采用扫描电镜和动三轴仪对黄原胶改良粉土进行一系列的微观分析和动强度试验.试验结果表明:动强度曲线符合幂函数关系,且随着黄原胶掺量的增加而上移.动黏聚力随着黄原胶掺量的增加而增大,强化效果在掺量较大时趋于平稳;而动内摩擦角受黄原胶掺量的影响较小.由微观分析可知,随着黄原胶掺量的增加,黄原胶有效填充了土颗粒间的孔隙并附着在土颗粒表面,形成纤维状和网状结构,从而增强了土颗粒间的联结能力,并导致了改良土的动强度和动黏聚力的提高.上述研究成果可为相关岩土工程的设计和施工提供科学依据,同时满足了黄河流域生态保护和高质量发展战略的需求.

关键词：黄原胶粉土动强度生态保护扫描电镜动三轴试验

基于HGWOP的自由振动响应下桥梁断面颤振导数识别

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工程力学 2024年第10期41卷 33-42页

作者：何旭辉段泉成严磊卢同庆中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

基于节段模型弯扭耦合自由振动风洞试验,在现有的最小二乘原理的基础上引入了一种新的基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的混合算法(hybrid GWO with PSO,HGWOP)以搜索相关参数,从... 详细信息

基于节段模型弯扭耦合自由振动风洞试验,在现有的最小二乘原理的基础上引入了一种新的基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的混合算法(hybrid GWO with PSO,HGWOP)以搜索相关参数,从而更加准确地识别桥梁断面的颤振导数。通过对理想平板和某大桥在三种加权矩阵下基于传统迭代法和HGWOP的颤振导数识别结果进行对比分析,发现HGWOP不仅能够避免初值敏感性问题,在某一阶模态信号衰减迅速时进行准确地参数搜索,还能在相对复杂的加权矩阵下进行更加稳定和准确地识别。该文提出了一种新的颤振导数识别方法,并为更加科学且复杂的加权矩阵的应用提供了可能。

关键词：桥梁工程颤振导数混合算法参数识别最小二乘法

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热处理对等离子喷涂Gd_(2)Zr_(2)O_(7)微观结构和力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2995-3002页

作者：麻忠宇王丽爽王喆锦董会姚建洮周勇西安石油大学材料科学与工程学院西安市高性能油气田材料重点实验室油气田腐蚀防护与新材料陕西省高等学校重点实验室西安710065

采用大气等离子喷涂技术制备3种不同喷涂距离的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)涂层,并在1300℃条件下进行不同时间的高温热处理,对涂层进行物相分析,表征涂层微观结构及力学性能,阐明高温热处理过程中力学性能变化与孔隙结构变化的相关性。结... 详细信息

采用大气等离子喷涂技术制备3种不同喷涂距离的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)涂层,并在1300℃条件下进行不同时间的高温热处理,对涂层进行物相分析,表征涂层微观结构及力学性能,阐明高温热处理过程中力学性能变化与孔隙结构变化的相关性。结果表明:喷涂态GZO涂层为典型的层状结构,随着热处理时间的增加,涂层孔隙率的下降呈现多阶段变化规律,即热处理初期(0~20 h)下降较快,热处理中期(20~100 h)下降缓慢,热处理后期(100~200 h)基本保持稳定。经过200 h的热处理之后,GZO涂层的孔隙率均稳定在7%~9%。另外,随着热处理时间增加,GZO涂层HV硬度和弹性模量的增加也呈现多阶段变化规律,与孔隙率的变化规律相似。随着喷涂距离的增加,涂层孔隙率逐渐增加,HV硬度和弹性模量逐渐减小。另外,热处理前后GZO涂层的相结构不变。因此,GZO涂层在高温热处理过程中孔隙结构的变化将影响力学性能的变化。

关键词：大气等离子喷涂锆酸钆热处理微观结构力学性能

枳壳及其活性成分调节胃肠动力作用机制研究进展

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中国实验方剂学杂志 2024年第10期30卷 290-298页

作者：于俊保朱佳源梅文亚何佳蔚龙雨青王志辉刘笑蓉刘湘丹周日宝湖南中医药大学药学院长沙410208 湘产大宗道地药材种质资源及规范化种植重点研究室长沙410208 湖南省普通高等学校中药现代化研究重点实验室长沙410208 湖南省中药饮片标准化及功能工程技术研究中心长沙410208

胃肠动力紊乱是消化系统病变的重要原因,患者常出现恶心、呕吐、胃滞留、胃瘫和便秘等诸多症状,生活质量严重降低。临床实践常规应用促胃肠动力药物治疗,长期服用易出现疗效减退与不良反应增多等问题。鉴于胃肠道疾病发病率近年在全球... 详细信息

胃肠动力紊乱是消化系统病变的重要原因,患者常出现恶心、呕吐、胃滞留、胃瘫和便秘等诸多症状,生活质量严重降低。临床实践常规应用促胃肠动力药物治疗,长期服用易出现疗效减退与不良反应增多等问题。鉴于胃肠道疾病发病率近年在全球范围内持续攀升,临床急需研发安全有效的治疗策略。传统中药枳壳,具有梳理气机、消除胀满的功效,用于治疗胃肠道疾病已有千百年历史。现代临床主要用于功能性消化不良、功能性便秘、肠易激综合征等多种胃肠疾病的治疗及辅助治疗,疗效显著,常规用药无不良反应报道,可极大改善胃肠疾病患者临床症状,提高生活品质。现代研究揭示,枳壳活性成分众多,其中黄酮类成分含量和种类最多,是枳壳调节胃肠运动的主要活性成分;枳壳及其活性成分可通过影响胃肠激素、神经途径、Cajal间质细胞等多重机制,调整胃肠动力,纠正胃肠动力紊乱,显示出在治疗胃肠动力紊乱疾病的潜在应用价值,但枳壳在该方面的综合分析尚有欠缺。基于此,该研究总结了枳壳提取物及其黄酮、挥发油、生物碱、香豆素类活性成分调节胃肠动力的药理活性,并深入挖掘其作用机制的最新研究进展,归纳了枳壳的不良反应,旨在为枳壳及其活性成分在胃肠动力调节研究与临床应用方面提供科学依据。

关键词：枳壳胃肠动力紊乱活性成分作用机制研究进展