不同纤维增强水泥弯曲性能的数值模拟

分别建立不同纤维掺量的钢纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维增强水泥的数值分析模型,实现了各模型试件的破坏过程模拟,从细观力学角度研究其微裂纹萌生、扩展、相互作用和贯通的机理,并从破裂失稳的前兆模式和声发射的时空分布规律进行解释和探讨,以期实现对这几类纤维增强水泥的强韧化设计的理论指导.     

动脉粥样硬化斑块在血流作用下的应力分析

分析血流作用下动脉硬化斑块的应力分布,对动脉粥样硬化斑块失稳破裂的风险评估有重要理论和实际意义。本文基于有限元法,从生物力学角度,对几种常见的动脉粥样硬化斑块模型在血流作用下的应力分布进行数值计算。结果表明:斑块肩部所受应力最大,相应的应力矩最大,其次是沿斑块两肩部连线方向具有较大的应力分布;在大小不同的连带体斑块中,前部小斑块所受应力相对较大。本文模型能较好地解析血管内因动脉粥样硬化斑块的大破裂、形成继发性血栓、爆发急性心肌梗死和脑卒中等心脑血管疾病现象,可为动脉硬化斑块的不稳定性及可能的破裂提供预测。     

他汀类调脂药物作用的多效性研究

动脉粥样硬化是一个复杂性全身性炎症性过程.病变部位形成粥样斑块,斑块破裂引发血栓形成是导致急性冠脉综合征发生的主要原因.心室重构是慢性心力衰竭的前奏.他汀类药物在动脉粥样硬化的治疗中发挥着越来越重要的作用,除了降脂作用,更具有多效性,包括提高一氧化氮生物利用度、抗炎、抗氧化、稳定动脉粥样硬化、改善心功能等.现就当前他汀类调脂药物作用多效性的主要研究进展作一综述.     

时变渗透特性的底板中水渗流过程分析

为了研究变渗透特性围岩中水渗流的稳定性,建立了一种渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数按时间的反正切函数变化的渗流系统动力学模型.利用数值方法讨论了渗流速度的演化规律,论述了突水是否渗流失稳的表现.研究表明:由于非Darcy流β因子恒为正值,渗流系统总是稳定的;当渗透特性随时间变化时,渗流速度从一稳定值平滑地过渡到一新的稳定值,新的稳定值与原稳定值之比可以增大到几万至几百万倍,但是总是有限的;突水是岩层结构破裂引起的渗流速度快速或急剧变化,但渗流速度不可能无止境地增大,即渗流不可能失稳.用渗流失稳解释突水是不合理的.     

复合材料由于损伤导致刚度降的估算

复合材料由于疲劳载荷导致的损伤因素很多,它们都将导致刚度下降,这些损伤因素的相互作用,使得复合材料的损伤机理十分复杂.本文对复合材料的一些典型损伤分别从纤维复合材料的微观结构出发、提出力学模型,对纤维断裂、界面脱胶及分层导致的刚度下降用宏观力学原理进行了分析,并与实验结果进行了比较.     

裂纹岩体贯通路径的有限元搜索

裂隙岩体在荷载作用下导致其内部裂纹的相互贯通,从而在裂纹尖端形成较大的塑性破坏区域,岩体工程的失稳大多是由于其内部节理、裂隙等缺陷发展导致的,应用断裂力学的方法,可以追踪岩体中节理裂隙的起裂、扩展至相互贯通使岩体局部破坏的过程,从而揭示岩体失稳的渐进破坏机制.应用有限元方法中的奇异单元模拟了岩体中不同倾角的压剪裂纹的破坏问题,根据不同倾角裂纹的力学机理分析了其受力差异,依据最短塑性区距离判据分析了相近裂尖的扩展距离,得出了不同倾角的两共线裂纹的破裂角及相近裂尖破坏后岩桥之间的有效距离.     

纤维增强脆性基复合材料的力学性能和破裂过程研究

研究了弱界面长纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能及其破裂机理和破坏过程。采用基于细观损伤力学基础上开发的针对材料破坏过程分析的MFPA2D数值模拟程序,考虑材料物理力学参数在细观尺度上的非均匀性,对复合材料的变形、损伤直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明当脆性基体复合纤维后,复合材料的强度、刚度都随之提高,并随纤维的增加而增加;复合材料的韧性也大为增强,可观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象,并得到相应的声发射模拟结果。     

基于RFPA-SRM的顺倾软岩边坡断层影响机理

 结合元宝山露天矿工程实例,基于细观力学方法和强度折减理论,应用RFPA-SRM对比模拟了有无断层作用下,顺倾软岩边坡失稳的动态过程,分析了边坡的稳定性,研究了断层对边坡失稳的影响机理。由结果分析得出：考虑断层时,F_s=1.099>1,边坡稳定,不考虑断层时,F_s=1.176,稳定系数增加0.077;边坡失稳破坏是一个渐进的过程,经历了裂隙的发生、扩展和贯通阶段,后形成滑动面,发生滑坡,同时存在拉张和剪切两种破坏方式;断层存在导致的应力状态改变和自身的强度特性是使滑坡模式和稳定性发生变化的根本原因。     

水流冲刷作用下软体排守护边滩失稳机理概化模型试验初步研究

软体排是河道与航道整治工程中广泛应用的洲滩守护结构,排体所护边滩的稳定性对排体变形及服役状态具有重要影响.水流作用下的边滩局部动力环境复杂,其失稳模式与水下自由边坡模式不同,失稳模式及产生机理有待探究.基于概化物理模型试验,对排体守护下的边滩失稳模式及形成机理开展研究.研究表明,排体守护边滩会发生牵引型与滑覆型两种失稳形式,边滩牵引型失稳所引起的排体应变响应较小,发生在排体整个冲刷周期.排尾冲刷变形累计达到一定程度后会产生偶发性的滑覆型失稳,引起边滩产生大范围滑动失稳及排体大范围沉降变形;排体守护下边滩滑覆型失稳的机理：水流冲刷引起边滩潜在滑动面下移,随边缘冲刷深度的增加,潜在滑动面与水平面的夹角不断增大,稳定性不断降低,最终导致潜在滑动面力学失稳(F_s<1),引起内部边滩产生大范围的滑覆型失稳.     

动脉粥样硬化斑块的形态学研究及识别

从形态学角度理论上研究了斑块几何尺寸与其稳定性之间的联系, 证明了斑块沿动脉管腔的伸长通常导致其稳定性降低, 斑块的适当增厚则有可能增加其稳定性. 提出了识别不稳定斑块的新方法, 动物实验研究及临床检测结果进一步证实了该方法的有效性.     

后缘裂缝水对岩质滑坡的作用机理

在诱发岩质滑坡失稳的因素中,水分特别是后缘裂缝水的作用是最直接最重要的. 与一般土质滑坡不同的是,目前有关水体在岩质滑坡启动及失稳过程中的作用机理还不清楚. 本文先从岩石断裂力学的角度出发,分析了裂缝的扩展贯通和滑面形成机制. 继而以水力学公式为基础,利用瑞典圆弧法,定量研究了入渗裂隙水对岩质坡体稳定性的影响机理. 最后,通过一算例的计算分析验证了理论的合理性. 结果表明,高大深邃裂缝中的裂缝水是裂缝贯通、滑面形成的动力,而滑面物质力学性质的下降和界面水力作用是岩质边坡失稳最直接诱因.     

土体应变局部化判别准则与峰值后的力学性状

针对土体应变局部化的理论研究现状 ,从土体局部化产生的判别准则及其峰值后土体力学性状的数值模拟两方面入手 ,探讨传统应变局部化理论目前尚存在的问题 .研究表明 ,轴对称条件下的土体失稳现象是一种扩散性的分叉特性 ,变形局部化理论难以解释其产生的机理 ;变形分叉的非共轴理论能够改善传统变形分叉理论的局限性 ;Pietruszczak等和笔者给出的复合体理论可有效地模拟土体峰值后的力学性状 .     

TM耦合下科钻深井结晶岩井壁失稳力学响应规律

依据热力(thermo-mechano,TM)耦合影响下坍塌和破裂压力计算模型,探讨8000 m科钻深井处结晶岩井壁失稳规律.在温度为260℃、应力为200 MPa时,采用Mohr-Coulomb破坏准则和最大拉应力理论,通过力学推导和MATLAB编程运算求解坍塌、破裂压力演化模型;揭示TM耦合下井壁失稳的力学响应规律...     

TA2钛合金绝热剪切带起始实验研究

本文利用分离式霍普金森压杆加载TA2钛合金扁平帽型试样,结合高速红外测温与金相观察,分析动态加载下帽型试样受迫剪切的力学响应以及绝热剪切带温度演化,并讨论绝热剪切失稳起始条件.结果显示,TA2钛合金绝热剪切带起始时的温度约为470 K.在该温度下,材料热软化不足以引起本构软化,因此热软化可能不是绝热剪切起始必要条件,相反可能是由于剪切局域化带产生导致带内温度的急剧上升.以温度达到470 K时刻作为绝热剪切带起始条件,得到随加载率增大,帽型试样绝热剪切起始时的压缩位移随加载率增大呈下降趋势.     

大采高长壁工作面顶板垮落的裂纹板力学模型

针对大采高长壁工作面顶板垮落在空间上具有局部、分段和迁移的特征,结合煤岩体地质特征,将长壁工作面顶板视为含有一定数量边裂纹的弹性薄板,利用弹性力学中的薄板理论建立了裂纹板力学模型.以周期来压过程中长壁工作面的来压规律为研究对象,将弹性薄板在工作面推进过程中的破坏分为裂纹扩展、塑性铰失效和铰接板失稳三个阶段,利用断裂力学和弹塑性力学理论研究了各阶段顶板失稳的条件,求得了使裂纹开裂扩展的应力强度因子K1和裂纹的起裂荷载q的计算公式;得到了第二个阶段中造成塑性铰失效的极限荷载p*;通过分析薄板间的连接及破坏过程研究了第三个阶段铰接板的失稳过程.顶板破坏的三阶段力学分析方法合理地解释了工作面长度方向上顶板的来压特征;顶板第一次垮落完成后,由于应力转移,造成应力集中作用,使得长壁顶板未破断部分再次经历裂纹扩展、塑性铰失效、铰接板失稳这三个破坏过程;造成来压从破坏部位向两边迁移,形成了长壁工作面周期来压过程中矿压显现的迁移特征.研究结果从理论上解释了工作面长度方向上的顶板垮落及来压规律.并结合具体工作面监测信息对理论分析结果进行了验证.     

不可逆系统稳定性的3个判别准则

基于不可逆热力学建立起来的静动态统一本构关系是本文的理论基础.从力学角度定义了应力是扰动量时不可逆系统的稳定性,证明了有关稳定性的3个判别准则.3个准则可以分别用来判断系统是否处于稳定状态、不稳定状态和从稳定进入到不稳定的失稳临界状态.     

现有洪水中人体失稳标准的评价及改进

近年来城市洪涝灾害频繁发生,导致人员伤亡严重,因此研究洪水中人体失稳标准可为城市洪水风险管理提供科学参考.全面总结了已有洪水中人体失稳的试验研究及力学理论分析成果,表明现有基于水槽试验的洪水中人体失稳标准大多数不考虑失稳机理,而部分理论分析结果通常忽略人体所受浮力并且假定来流沿水深为均匀分布,与实际情况不符.当前较新研究成果尽管克服了上述不足,但忽略欧美人体结构与中国人体的差异,所以还需进一步完善.故有必要对洪水中人体的失稳标准进行改进.采用欧美人体结构的特征参数,修正了洪水中人体所受浮力的计算公式.利用已有洪水中真实人体失稳的水槽试验数据重新率定了人体起动流速公式中的相关参数,提出了改进后的洪水中人体失稳标准,并用城市洪水的实测资料对其进行验证.由于参数率定时采用水槽试验数据,其试验条件比真实洪水过程简单,故所提出的洪水中人体失稳标准偏于危险.     

外周动脉斑块钙化程度对血管内介入治疗的影响

下肢外周动脉疾病血管内介入治疗失效是临床中亟需解决的一个关键问题,斑块的钙化程度是决定其治疗效果的一个重要因素。采用数值模拟的方法,通过将支架分别置入到含有不同程度(轻度、中度、重度)钙化斑块的下肢病变动脉中,探讨肢体在直立和运动过程中斑块和管壁的受力状态,评估斑块钙化的严重程度对治疗结果的影响。结果表明:含有钙化斑块的动脉置入支架后,在肢体运动中,位于动脉弯曲外侧的斑块处于疲劳状态,极有可能发生结构失效而破裂,其中中度钙化的斑块主应力峰值最高。3种钙化斑块最大塑性等效应变均发生在斑块的最狭窄处,其中重度钙化的斑块在直立和运动状态下均具有最高的塑性应变,狭窄率最低。轻度和重度钙化斑块所在的动脉具有相似的力学特性,含有中度钙化斑块的动脉最易发生损伤,其损伤部位位于斑块中间最狭窄处及斑块与健康动脉相连接处。从力学生物学角度对钙化程度不同的斑块病变动脉易发生破裂部位机理做了综合评价和阐述,为临床选取不同的治疗策略及预后提供了参考依据。     

急斜煤层水平分段综放开采围岩失稳特征分析

针对急斜煤层水平分段综放开采围岩失稳特征,通过对围岩力学模型分析,研究围岩结构的失稳过程和演化途径.根据急斜煤层围岩的非对称分布特点,所产生的非对称作用极易使围岩发生局部变形.局部变形的不断扩展进而将导致围岩发生失稳,这种动力学失稳极易演化为灾害.为了控制这种灾害的发生,借助声发射和钻孔窥视实时监测围岩"损伤-破裂-失稳"的全过程,将为工作面开采扰动区围岩失稳与控制提供了值得借鉴的依据.     

四妙勇安汤抑制动脉粥样硬化易损斑块炎症反应机制

 通过利用复合因素制备兔动脉粥样硬化（AS）易损斑块模型,研究四妙勇安汤对AS易损斑块的影响及作用机制。随机将40只日本大耳白兔分为正常组10只,实验组30只。正常组予普通饲料,实验组利用复合因素制备兔主AS易损斑块模型,8周时实验组随机分为模型组、辛伐组、四妙组,继续予以高脂饮食;各给药组开始给药至24周取材,观察主动脉的病理形态,检测血清MCP-1、ICAM-1、CRP含量和斑块内HSP60、TNF-α、NF-κB表达。结果显示,模型组内膜明显增厚、纤维帽较薄,斑块内有大量脂质沉积和炎症细胞浸润,血清MCP-1、ICAM-1、CRP随时间延长呈上升趋势,主动脉斑块TNF-α、HSP60、NF-κB表达增加。在给药后各时间点四妙组血清MCP-1、ICAM-1水平均低于模型组（P<0.05或P<0.01）,对CRP水平影响不明显。斑块内TNF-α、HSP60、NF-κB阳性面积百分比均低于模型组（P<0.01）,ICAM-1 MRNA表达低于模型组（P<0.01）。由此得出,四妙勇安汤能够稳定AS易损斑块,其作用可能是通过抑制炎症反应实现的。