复合材料弹性性能尺度效应

利用均匀化方法研究了二级层状材料的细观结构尺度与一级层状材料尺度的相对大小对等效弹性性能的影响,讨论了二级层状材料宏观弹性常数的尺度效应。结果表明：(1)按多级复合方法确定的二级层状材料的弹性性质是当层状材料的单层厚度相对于宽度为无限小时的材料性质;(2)当第一级层状材料单胞厚度与宽度相近(单胞的长宽比a／b接近1)时,细观结构的长宽比对二级层状材料的宏观性质有较大影响,但这个影响随厚度与宽度差别的增大迅速衰减;(3)存在一个门槛值,当细观结构长宽比小于该门槛值和大于门槛值的倒数时,长宽比的变化基本不会引起材料弹性性质的变化;(4)两相材料的材料性质相差越大,尺度效应的影响程度越大,数值计算结果给出了尺度效应的影响程度。     

2020年细胞力学热点回眸

 概述了2020年细胞力学研究的热点和进展，探讨了细胞膜表面张力、细胞粘附力、细胞弹性模量、细胞与纳米颗粒相对刚度等对细胞生物学行为的影响及其在疾病诊疗中的应用。     

Mindlin板弯曲和振动分析的高阶杂交应力四边形单元

基于Mindlin板理论提出了一种高阶八节点杂交应力四边形单元.该单元不仅能通过零剪力分片检验,而且能通过非零常剪力增强型分片检验.单元边界位移插值采用任意阶Timoshenko梁函数,对不同厚跨比的四边简支、固支方板,以及圆板进行了弯曲和自由振动分析,数值结果表明无论对薄板还是中厚板,该单元均是准确和有效的,并且具有几何不变性.     

频带约束下刚架结构优化问题可行域研究

研究频带约束下刚架结构轻量化设计问题的可行域基本性质.刚架结构中梁的断面积取为设计变量,采用欧拉-伯努利梁的动力刚度法及W-W算法精确求解结构的固有频率值.利用W-W算法的特征值计数原理,研究了前述优化问题的可行域的形状和联通性,发现可行域呈现复杂的形状,由多块非联通子域组成,并且部分可行域子域可以是低维的.还以三杆梁的尺寸优化和拓扑优化为例,给出了可行域的具体形状,展示了这一优化问题的可行域具有"强奇异性".可行域的这一特点给基于梯度类的优化算法带来了极大的困难,需要采用其他手段处理,也使这类问题有望用于测试各类优化软件算法.     

液压蓄能器隔膜在动荷载下应力响应研究

应用有限元方法建立了液压蓄能器橡胶隔膜动荷载作用下的有限元模型.将蓄能器隔膜与钢壁封闭的曲面作为控制面,通过坐标在控制面内积分得到氮气腔的控制体积.控制体积内根据理想气体热力学方程可得氮气压力.假定橡胶为不可压缩、各向同性材料,选用Ogden超弹本构模型作为橡胶材料模型,并通过单轴拉伸试验确定了材料模型的参数.通过计算得出了蓄能器橡胶隔膜在氮气压力及油压的动荷载冲击下的变形和应力响应.从结果中分析出导致橡胶隔膜发生破坏的原因,对原橡胶隔膜的形状和尺寸进行了修改,并通过计算验证得出了满足材料强度的橡胶隔膜模型.     

考虑锻件塑性变形的锻造系统动力学建模

提出了一种改进的锻造系统动力学建模方法,采用能够考虑锻件塑性变形的弹塑性离散弹簧模型模拟锻砧和锻件之间的接触行为.结合有限元法和拉格朗日方程建立了锻造系统在锻压过程中的动力学控制方程.通过与商业软件LS-DYNA显式有限元模型的仿真结果以及其他的结果的比较,验证了所提出模型的有效性和优越性,研究表明接触边界条件对锻造系统的动力学响应影响明显,在精确的响应计算中锻件的塑性变形效应不可忽略.     

高强度钢板的热塑性成形极限

以22MnB5为研究对象,通过试验与数值模拟相结合的方式研究了高强度硼钢在高温下的热塑性成形极限. 开发了基于Nakajima测试的成形极限试验装置TFLD300,进行了高温条件下的成形极限试验并获得了不同温度下的成形极限曲线,由此建立了考虑温度影响的三维成形极限图3D-TFLD(thermal forming limit diagram). 在自主开发的商业金属成形软件KMAS(king mesh analysis system)基础上,结合热成形热、力及相变多物理场耦合关系开发了热成形分析模块,并将三维成形极限图作为高温成形性的判断准则引入到热成形数值模块中. 以一款汽车B柱为例,通过KMAS软件对其热成形过程中的破裂情况进行了数值模拟,并与试验进行对比,结果证明KMAS软件热成形分析模块和3D-TFLD能够准确地预测板料在热成形过程中的破裂情况.     

软刚臂系泊系统水平系泊力原型测量方法

以渤海某在役的浮式储油卸油装置(FPSO)软刚臂为研究对象,对其系泊力的测量方法从应变、位移和运动姿态3个方面进行了讨论,并对测量的精度及准确性进行了分析.结果表明,3种方法在测量精度上大体相同,而长期稳定性和成本上倾角仪(运动姿态)方法要好于其他两者.系泊力原型测量方法的应用,不但可以使作业者有效保障现役FPSO的系泊安全,而且其测力结果亦可作为软刚臂系泊性能评估的重要参考.     

一种新型冲击吸能薄壁管的设计和控制原理

以局部表面纳米化区域的形状、尺寸和孪晶间距作为设计变量,以薄壁管的比吸能作为目标函数,以最大冲击载荷限制、边界条件和加载方式等因素作为约束条件,对薄壁管屈曲模式和吸能效果进行优化设计.结果表明,经优化的局部表面纳米化,不仅可诱导和控制薄壁管稳定渐进紧凑的屈曲模态,而且使薄壁管大大提高吸能效果以及保持原结构的外形.从而提出一种新型吸能薄壁管的设计原理和技术,实现薄壁管吸能效果的最大化和吸能结构的设计思路.     

市区地下电力管廊爆破安全管理探索

随着城市化建设对土地资源的合理化应用愈加迫切,地下电力管廊为高压线路的选择提供了良好的建设方案。为保证高效的建设效率和降低建设成本,矿山法爆破技术得到了广泛应用。然而城市地下及地表环境复杂,涉及多方面安全管控因素,必须严格把控爆破施工所面临的各种风险。以大连市南雁四回路输电线路改造工程为例,引进爆破安全评估和监理以及第三方爆破振动速度监测的方法,阐述其在爆破工程安全管理中应用。针对环境复杂的敏感地段,需要在爆破施工开展前召开专家咨询会,共同协商决定施工方案,同时时刻关注第三方爆破振动速度的监测数据,实时指导调整爆破参数,保证爆破施工的顺利、安全、高效开展。