膜式动态应力调制器力学特性分析与改善

针对体外细胞培养试验系统中的关键装置--细胞薄膜应力调制器进行了运动原理和力学特性分析,提出了基于位置检测、分区域调制控制应力幅值,进而改善应力调制器受力情况的试验系统设计方案.经验证该设计使细胞薄膜应力调制器的受力特性得以改善,提高了工作平稳性与相关部件的寿命,系统功耗降低,可以在其他系统设计与应用中借鉴.     

变截面杆交界面处应力均匀性问题计算机仿真

研究影响变截面杆交界面附近应力场分布的因素与规律对于精细化动态力学性能试验有着一定的理论支撑作用。利用量纲分析理论对影响变截面杆交界面附近区域应力紊乱的影响,分析表明,影响应力紊乱区的主要无量纲因素有面积系数和相对入射强度系数两个。利用ABAQUS软件,对不同无量纲影响系数下的杆中应力波传播与演化开展计算机仿真研究,研究结论显示,无量纲入射波强度对于应力紊乱并没有明显的影响;当面积匹配系数为0.09～0.81区间内的值时,应力紊乱区长度在大杆和小杆中的相对尺寸基本分别在0.70～1.00和0.51～0.60之间。     

非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2。数值模拟软件，对不同冲击栽荷作用下非均匀介质中应力波反射谤发层裂过程进行数值模拟。通过对不同应力波延续时间、不同应力波峰值和不同应力波波形下应力波诱发层裂过程的数值分析，对应力波反射诱发层裂的规律和机制进行探讨。研究结果表明：应力波延续时间和应力幅值对岩石的层裂过程影响较大，不同形状的应力波实际上是在相同时段内应力波具有不同的应力幅值和不同的应力加栽速率，不同形状的应力波对介质的作用结果是这些因素同时作用的综合反映;应力波反射谤发层裂过程的发生，是各个时刻不同加载条件下微破裂累积的宏观体现。     

轴向应力波作用下完善弹性直杆的稳定性分析

应用离散系统的稳定性理论，在“冻结”系数的条件下研究了在轴向应力波作用下弹性直杆的稳定性的特点，得出了特征矩阵的特征值随应力波传播的变化规律，这些变化规律表明在研究应力波引起的直杆屈曲问题中，采用冻结边界技术和在应力波阵面上假定横向位移及其一阶导数连续是合理的。研究还表明对于完善系统，单凭线性稳定性理论不足以预言应力波传播引起的动态后屈曲的发展方向。     

动力扰动下高应力巷道围岩动态响应规律

 采矿过程中,爆破震动等动载荷常会导致高应力巷道失稳塌陷,诱发岩爆发生。根据弹性力学和应力波理论,分析扰动波诱发高应力巷道失稳破裂的机制。针对用沙坝矿高应力巷道受到动力扰动破坏的情况,运用颗粒流软件PFC^2D对动载荷作用下高应力巷道的稳定性进行数值计算,通过改变动载荷幅值的大小,探讨扰动应力波强度的变化对巷道围岩应力场、位移场及破坏区范围的影响,对模型采用静力和动力两种计算方案。研究表明：动载作用下巷道围岩应力场、位移场及破坏区范围相对静力计算结果显著增大;随扰动应力波强度增加,巷道顶、底板的应力、位移及裂纹数量也显著增加。为了避免动力扰动诱发高应力巷道失稳塌陷,给出了几条建议。     

血管的应力孤子波

应力孤子波是一类由非线性作用引起的行波,它在运动过程中形状保持不变。本文在血管简化模型基础上,分析出血管径向的波动具有孤子波性质,这对分析血管脉象是有益的。     

大动脉血管壁应力孤立波

在人体正常生理条件下,血管内的扰动将以应力波的形式传播.讨论了大动脉血管壁应力波的传播问题,得到了描述血管壁运动的非线性方程,分析了其线性近似下的色散关系.该非线性方程在低阶近似下演化为KdV方程,这说明在大动脉血管中存在孤立波,最后给出了该孤立波解并讨论了其实际意义.     

裂隙煤岩中应力波的研究

分析了应力波在煤岩体中的传播特征,和冲击应力波与煤岩中裂隙的作用关系。运用理论推导的方法研究应力波长与节理宽度的相对比值对应力波在节理内能够发生反射的次数。对完善冲击破煤理论和指导冲击破煤工作提供理论依据。     

三向地震模拟平台控制系统的研究

在对厦门科技馆三向六液压缸地震模拟平台系统分析的基础上,针对x、y、z轴各液压缸往返运动的非线性,z轴4个液压缸的同步难,稳态误差大,控制实时性要求高等问题,采用参考面积比整定x和y轴往返运动的参数,用实验法整定z轴4个液压缸往返运动的参数,实现了各液压缸的非线性补偿.用位移、位移差和速度差组成的双闭环结构动态修正PID参数的自适应算法,实现了z轴4个液压缸的同步控制.用零点补偿解决了液压系统的泄漏和液压缸死区造成的稳态误差,用上下位机的计算机控制结构实现了多输入、多输出系统的实时控制.     

柱坐标系下修正弹性应力波理论及数值分析

指出了传统的波动理论存在的一些局限性和不足。给出了修正弹性应力波理论的建立推导过程。完成了波动方程从张量状态到柱坐标系下的转换过程,得到了柱坐标系下的波动方程。建立了波动变量在加载面上与载荷及速度的关系,应力波在自由面上发生反射时边界条件对波动变量的影响。通过使用Matlab编程计算了应力波在几何模型为z方向无限长的空心圆柱结构中的传播过程以及应力波在遇到边界时的反射情况。计算结果显示了应力波随时间在结构中的传播方式,应力波在加载面上会产生2个波,即体积波和形变波,遇到边界后会反射出2个波。同时体积波和形变波的第一部分复合在一起形成一个复合脉冲以相同的波速运动。     

激光冲击钛合金薄壁件动态响应及残余拉应力形成机制

为探究激光冲击薄壁件时残余拉应力的形成机制,利用ABAQUS软件对0.5mm钛合金薄壁件激光冲击条件下的冲击波作用规律和材料动态响应规律展开研究。结果表明,冲击波在薄壁件内反射时交替形成高数值拉伸波和压缩波,在压缩波和拉伸波的耦合作用下应力分布混乱并呈现"多峰"特点,形成了峰值为426 MPa、厚度达0.125mm的拉应力层,且最大残余拉应力位于表面处。基于冲击波反射规律揭示了薄壁件中残余拉应力的形成机制,并通过增加试件厚度以降低反射拉伸波强度发现5mm厚试件内最大残余拉应力仅为70 MPa,且表面处的拉应力转化为了压应力,从而提出了通过导波等方式控制应力波反射强度的薄壁件残余应力调控方法。     

GH4169合金环锻件残余应力超声检测

GH4169合金环锻件在新型航空和航天发动机中起着重要作用,残余应力对机械制造过程有着重要的影响。对GH4169制压气机四级盘的整体应力分布进行了超声临界折射纵波(longitudinal critical refracted wave,LCR波)测量,并将该应力分布情况与仿真模拟应力结构图进行对比,结果基本一致,验证了超声LCR波应力检测的准确性。结论表示该类环锻件模锻后存在较大的周向拉应力,该应力的存在会导致该零件的疲劳强度大幅度降低,使用寿命大幅度减少。针对该类问题,通过超声LCR波测量该GH4169制压气机盘喷丸前后应力的变化,试验结果可知,喷丸强化会重塑GH4169环锻件残余应力场,降低其周向拉应力,其行为会有效提高该零件的疲劳强度和使用寿命。超声检测结果误差在10%以内,验证了GH4169环锻件超声LCR波法检测的实用性与可靠性。     

环境友好型全水压冲击凿岩机动力学 建模与数值仿真

介绍了以普通水作为传动、支撑推进、排屑和润滑介质的环境友好型全水压凿岩机;建立了以弹性杆、弹簧为基本单元的冲击凿岩机 波动力学模型;对YST–25全水压凿岩机进行了动态数值仿真与分析。研究结果表明：活塞最大压应力为102 MPa,最大拉应力为28 MPa,满足 了强度设计要求;钎杆中的应力比活塞的大;尽量减小活塞的截面积变化有利于延长活塞寿命;为了保证凿岩速度和能量传递效率,YST–25凿 岩机宜于在中硬到硬岩中钻进。这为环境友好型全水压冲击凿岩机的改进设计和效能评估提供了依据。     

液压凿岩机双缓冲系统性能参数优化设计

针对以往分析凿岩机入射应力波为定值的情况,基于应力波在不同介质中传递原理,计算经过多次透射和反射到达缓冲活塞的应力波大小,并运用傅里叶级数推导入射应力波模型.采用应变片实验法测试入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行修正.基于牛顿力学理论,构建双缓冲系统的蓄能器等效刚柔耦合模型和双缓冲机构模型.借助Matlab工具,分析缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律.采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行优化,获得双缓冲系统性能参数的最优参量：缓冲流量8.5 L·min-1、环形间隙0.017 mm、蓄能器初始充气压力2.3 MPa以及工作压力7.6 MPa.     

子弹撞击T型杆端面处的应力波传播和数值模拟

基于实验结果,提出子弹在撞击墩子端面处的瞬间,T型杆的连接端面处满足应变相容关系的假定,基于此,应用应力波在端面处的传播性质,通过理论分析解释了实测的应力波波形前后不一致现象,并给出了解决方案。使用ANSYS-LSDYNA有限元程序数值模拟了子弹撞击端面的过程,模拟的端面应力波幅值和实验实测幅值吻合,同时证实了假定的合理性和解决方案的可行性,并进一步得出应力波幅值和子弹的速度和横截面积呈线性关系。     

液压凿岩机冲击系统波动力学建模与数值分析

液压凿岩机是以高压油作为动力,推动活塞撞击钎杆进行工作的冲击机械.冲击系统是液压凿岩机的关键部件,其性能好坏直接影响着液压凿岩机的工作性能.本文以某套阀型液压凿岩机冲击系统为研究对象,基于波动力学理论、测试技术以及数值模拟技术,进行冲击系统动力学特性分析与实验研究,获取钎杆在不同冲击速度下的应力波曲线,对比应力波实验测试曲线和数值模拟曲线,分析表明两者结果较吻合.通过数值仿真模拟可以加快液压凿岩机冲击系统开发进程,为其结构优化设计、改进和能效评估提供依据.     

球应力振动仪的研制与试用

鉴于复杂振动荷载下地基和土工建筑物动态反应的研究存在一定的困难，因此将 复杂振动荷载分解为球应力振动与偏应力振动进行研究。为了探讨球应力振动下土的 动力特性，研制了球应力振动仪。该仪器可以测出作用在试样上振动球应力的大小， 同时可以测出不排水试样在不同振动球应力作用下孔隙水压力的变化过程。将其结果 与动三轴试验相应的试验结果进行比较，可以获得振动球应力对饱和砂上液化影响的 情况。本仪器制造方便．经过初步试验．证明其性能基本良好．     

孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响

为研究孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响,以大港油田3块不同孔隙结构砂岩为研究对象,利用自研的实验装置在多个含水饱和度点测量了砂岩纵波波形、幅度和速度随孔隙含气压力的变化。定义了1个声波幅度衰减变量I来表征首波幅度的衰减。结果表明:随着孔隙含气压力的增加,声波幅度下降,波形后移,中高孔渗砂岩在低含水饱和度下的声波波形甚至发生一定程度的畸变。变量I与含气压力呈线性负相关,且孔隙结构越好,含水饱和度越低,线性负相关关系越好,随着孔隙结构变差,含气压力降低,声波幅度的衰减减弱。砂岩的纵波速度随孔隙含气压力的增加而降低,在含气压力小于5 MPa时,纵波速度随含气压力的增加缓慢下降,含气压力大于5 MPa后,纵波速度随含气压力的增加而快速下降。岩心孔隙含气压力增大后,与声波幅度衰减相比,纵波速度变化不明显,纵波幅度的衰减对含气压力更敏感。砂岩孔隙含气压力增大所造成的声波衰减主要由黏滞性吸收衰减所引起,含气压力的增加对岩石体积模量和体积密度影响较小,纵波速度的变化主要是由有效应力减小造成岩石孔裂隙张开和颗粒接触刚度减小所引起。实验结果可为砂岩地层的含气性评价和孔隙含气压力预测提供借鉴。     

竖向排列地下硐室群动力稳定性的数值模拟分析

以竖向排列地下硐室群为研究对象，将爆破地震波简化为谐波形式，运用三维有限差分程序FLAC^10研究不同速度、不同动荷载频率以及不同硐室间距条件下硐室群隔板位移和围岩塑性区面积的变化规律，以及上方硐室跨度变化对隔板位移和下方硐室稳定性的影响，通过工程实例分析爆破震动作用下地下硐室群的稳定性。研究结果表明：动荷栽速度对地下硐室群稳定性的影响最明显，隔板位移和围岩塑性区面积随爆破地震波速度增大而增大；随着爆破地震波频率的增大，隔板位移先增大后减小；随着硐室间距的增加，隔板位移减小，有利于地下硐室群的稳定；随着上方硐室跨度增加，隔板位移增大；地下硐室群围岩中出现多处应力集中，但最大拉应力小于岩体的抗拉强度，不会出现拉裂破坏；分析结果与实际观测结果相吻合。     

射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

 射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能.加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义.利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数.研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导.