基于统计学的参数化儿童头部有限元模型的建立及碰撞事故再现

交通事故和跌落是儿童头部损伤的主要原因。为了解决单个儿童头部个体有限元模型开发周期较长以及儿童尸体试验极度缺乏的问题,以CT数据为依据,通过主成分分析和回归以及径向基函数的方法,建立了具有统计意义的、能够代表新生儿、1.5个月和3个月这3个年龄段的儿童头部有限元模型并通过试验进行验证。使用这3个模型对实际生活中3个儿童头部碰撞造成骨折的事故进行再现。结果表明:仿真中儿童颅骨上最大von Mises应力的分布较好地吻合了事故中骨折的特点,骨折区的最大等效应力远远超过了颅骨的近似失效应力10MPa,说明所建立的参数化儿童头部有限元模型要明显优于单个个体模型,并且能够较好地对事故中儿童颅骨碰撞损伤进行复现和预测。     

损伤与断裂耦合效应的能量理论研究及应用

以Ⅰ型裂纹为主要研究对象,基于能量法和损伤能量释放率的概念,推导出一种用于描述裂纹尖端邻域内损伤场与断裂场的耦合效应参数:损伤型能量释放率.运用双G模型理论,应用ANSYS仿真分析三点弯曲梁的裂纹扩展过程,把得到的损伤型能量释放率结果与损伤断裂的参数进行对比分析.结合盖下拱坝工程有限元模型,将人工底缝前沿损伤型的能量释放率、平均损伤、能量释放率以及损伤能量释放率4者随水位变化的发展进行比较,说明该参数可以综合考虑损伤与断裂的耦合效应.此外,建立了该参数的应用模式.     

C 4H 2等离子体放电产生的中性碳氢团簇(C \%n\%H \%m\%)分子束质谱表征

利用分子束飞行时间质谱和激光电离技术研究C4H2等离子体放电过程产生的中性碳氢团簇（CnHm）的质谱分布、稳定结构和形成机理.实验结果显示,碳氢团簇的质谱峰分布与其所含碳原子的个数有关,当碳原子的个数小于等于8时,偶数碳的碳氢团簇由于共轭效应的影响,其稳定性和质谱峰的强度均大于奇数碳的碳氢团簇;当碳原子的个数大于等于9时,出现偶数和奇数碳氢团簇的相间分布,奇数碳的碳氢团簇的质谱峰强度大于与其相邻的两个偶数碳的碳氢团簇的;当碳原子的个数为6、8、9～15、17时,CnH3出现较强的质谱峰,这与其具有较低电离能有关.随着碳原子个数的增加,碳氢团簇质谱峰的强度总体呈现减弱趋势,这说明碳氢团簇的形成机理可能以碳原子分步加成为主.     

沥青路面线性疲劳损伤特性及形变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性并分析其形变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立考虑路面材料疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤和水平正应变的空间分布与演化规律,以及路表弯沉随荷载作用的演变规律.结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,基层层底与底基层层底损伤度随荷载作用均增加,但增加幅度逐渐减小;路面结构层内水平正应变在荷载作用下,靠近层底位置拉应变逐渐增大,但增加幅度逐渐减小,中性轴上移;路表弯沉在荷载作用下逐渐增大,但增加幅度逐渐减小.研究结果可为沥青路面结构设计、养护维修及长期性能预测提供理论支撑.     

RC框剪结构强震作用下的耗能分布模式与损伤机制

采用数值分析方法,对具有多个不同参数的RC框剪结构模型进行了多条强震记录作用下的弹塑性时程分析和Pushover分析.通过对比各算例的计算结果,归纳总结了RC框剪结构的典型耗能分布模式和损伤机制,并对影响结构损伤机制的因素进行了讨论.结果表明,RC框剪结构在罕遇地震作用下可能会形成“强墙肢弱连梁”和“强连梁弱墙肢”的典型损伤机制.前者可使结构获得稳定可控的耗能分布模式,后者则会导致结构形成位置不确定的局部耗能集中层.连梁与墙肢相对刚度比是影响结构损伤机制的重要因素,较小的连梁与墙肢相对刚度比可使结构易于形成“强墙肢弱连梁”的损伤机制;改变框架和剪力墙的相对比例则不会影响结构的损伤机制.     

高温后横向压力对带肋钢筋与高强混凝土间粘结的影响

配制C100高强混凝土,分别浇筑成混凝土立方体抗压试块和特制的黏结试块.对立方体试块和黏结试块进行200,300,400,500,600℃的高温试验,测量不同温度经历下高强混凝土的残余抗压强度和基于损伤的黏结强度,并分析横压力与黏结强度的关系.对高温后高强混凝土的表观特征和带肋钢筋与高强混凝土黏结强度的退化机理进行研究,为火灾后高强混凝土结构鉴定及加固提供技术支持和理论依据.     

考虑损伤累积效应的钢框架结构抗震分析与设计

为了在强震分析中考虑钢材损伤累积效应的影响,应用塑性应变和能量损耗理论建立了钢材的损伤模型,对一个9层Benchmark结构进行考虑损伤累积效应的地震分析．通过对比分析,表明考虑材料损伤累积效应因素后,结构塑性阶段的动力反应变大,损伤指标增加,损伤程度提高1个等级．针对结构在强震中考虑损伤累积效应的反应特征,通过布置斜撑对薄弱层进行了加强,使首层的动力响应和损伤程度均大大减小,上层的损伤指标虽有所增加但损伤状态变化不大．     

355 nm YAG皮秒脉冲激光晶化非晶硅薄膜的研究

 使用355 nm YAG皮秒脉冲激光对250 nm厚的非晶硅薄膜进行激光晶化的研究,并利用金相显微镜、拉曼光谱和X射线能谱（EDS: energy dispersive spectrometer）等对晶化样品进行了分析。结果表明：随着激光脉冲能量的增加,完全熔区和部分熔区的宽度均明显增大。在所研究的脉冲能量范围内（15 μJ—860 μJ）,所有样品的完全熔区的拉曼光谱均无非晶硅或晶体硅的特征峰,而位于完全熔区边缘的部分熔区的拉曼光谱却显示出晶体硅的特征峰,这可能是因为完全熔区接受到的激光能流密度过大,造成区内绝大部分非晶硅薄膜气化蒸发。这个推测进一步得到了X射线能谱分析结果的证实。X射线能谱分析结果表明,完全熔区的成份主要是玻璃与硅反应生成的硅化物,其表面被二氧化硅层所覆盖。     

基于振动响应的耦合杆系统损伤识别

  基于响应灵敏度分析法对两跨耦合杆系统的损伤识别问题进行了研究。建立了耦合杆系统的有限元运动方程,利用状态空间法计算系统在外激励下的响应。将系统的局部损伤模拟为杆单元抗拉刚度的减少,推导了响应对单元抗拉刚度的灵敏度。并利用此响应灵敏度进行系统的局部损伤识别。数值算例表明,文中方法能快速准确地识别出耦合杆的局部损伤,并且对模拟的人工噪声不敏感。说明该方法具有一定的工程应用前景。     

氯苯的激光拉曼光谱研究

运用群论方法分析氯苯的振动模式,得到各振动模式的对称性和拉曼活性,结果表明,氯苯分子振动拉曼光谱具有30条频率不同的拉曼谱线.采用激光拉曼光谱学技术获得了氯苯的振动拉曼光谱,分析了氯苯拉曼光谱的特点,并对其中16条谱线进行指认,为有机混合物中氯苯分子的识别提供依据.