基于CiteSpace知识图谱的材料力学课程研究可视化分析

利用知识图谱技术,借助可视化计量分析平台CiteSpace,对中国知网数据库中有关材料力学课程研究的相关文献进行了分析,通过对研究者合作关系、研究机构合作关系以及研究关键词的关联、聚类和演变分析,揭示我国材料力学教学研究现状,展望未来的发展趋势。通过可视化分析,得出结论:材料力学教学研究呈现出部分集中、整体分散的态势,基于互联网技术的虚拟教研室有望打破机构间的合作壁垒;研究热点关键词的演化规律符合时代特征,从早期的教材建设和知识点的讲授,到近期的新工科、课程思政和虚拟仿真;结合人工智能技术的辅助教学方法是未来的发展趋势。

水合物开采及海洋环境诱发地质灾害机理和风险评估研究现状与展望

深海油气资源的开发利用是解决我国能源问题的重要途径。能源开采等人类活动和地震等自然因素极易诱发海底地质灾害,威胁重大工程和设施安全,成为制约我国深海水合物资源开发的重要因素。本文梳理了现有的海底地质灾害的发生机理、链生演化规律以及多尺度分析现状,并对海洋地质灾害易发性、工程设施易损性以及风险评估现状进行综述。调研显示,现有海底地质灾害研究面临的主要问题为监测数据的稀缺,并缺乏有针对性的多场多相耦合分析方法和跨尺度问题的数值分析手段;地质灾害易发性和易损性研究中基础数据、评价模型、评价精度都不满足现有需求;风险评估中评价指标体系不尽客观和科学,且缺乏适用于工程实践的系统理论方法与软件,以及相关的风险控制标准与应对措施规范标准。针对上述问题,本文从储层勘探技术,沉积物宏微观本构模型,多尺度数值模拟计算方法和滑坡冲击力动态理论几个方面提出解决方案。并建议采用风险识别、风险评价和防减灾措施相结合的方式,实现风险可控的工程开发。同时,本文借助人工智能等新型手段,提出了多尺度多时空耦合数字三胞框架,为我国下一步琼东南盆地等大型海底水合物赋存区开发提供参考。

岩石化学风化力学特性的宏微观定量关联

为了分析化学风化对岩石力学性能的影响机制,采用密集排列的颗粒集合体模拟岩石材料,将与化学风化时间相关的质量损失率引入颗粒刚度和胶结模型。基于均匀化方法和格构模型,推导获得了风化岩石弹性阶段应力‒应变关系和强度准则以及宏观弹性和强度参数与微观参数(颗粒接触响应特性、风化损伤参数等)的定量关联,并探究了化学风化及其时效性对岩石力学性能的影响规律。结果表明,随着质量损失率的增大以及反应时间的增加,风化岩石的刚度和强度均呈负指数减小;当环境pH值较低时,岩石的峰值黏聚力和峰值内摩擦角随着反应时间的增大均显著降低;当环境pH值较高时,开始阶段岩石的峰值黏聚力显著降低,而峰值内摩擦角变化不大,峰值内摩擦角的显著降低需要更长的风化时间。

渗透各向异性地层中隧洞稳态渗流场的半解析预测模型

隧洞施工和服役过程中容易出现支护结构渗流破坏、涌水等与渗流场相关的工程问题.为更方便快捷地对隧洞的孔隙压力、涌水量等进行预测并为数值模型提供验证,本文对渗透各向异性饱和地层中圆形隧洞的渗流场开展理论研究,并充分考虑注浆区/衬砌对渗流场的影响.利用坐标变换和保角映射对渗流场基本控制方程进行处理,求解围岩和注浆区/衬砌区孔隙压力分布.使用配点法处理两区域交界面各点孔压和流量协调,获得了在精确满足边界和协调条件下围岩和衬砌/注浆区渗流场的控制方程,以及孔隙压力与比流量稳态分布的半解析模型.解析解与数值解的一致性验证了模型的正确性.利用解析模型分析了衬砌渗透系数、围岩渗透性各向异性程度、注浆区厚度等因素对隧道渗流量和衬砌外水压的影响.

隧道工程解析方法及解析模型研究进展

封闭或解析形式解答可以实现隧道工程的快速初步设计、获得参数影响的函数形式,并为数值方法提供正确性验证手段,与其共同完成工程问题的可靠预测.本文针对各类静动力问题,从经典方法以及近十年来的最新进展入手,阐述了隧道工程常用的解析方法和求解思路,全面综述了可解问题、解答和最新研究进展,并展望了解析研究发展方向.本文内容涵盖了隧道解析研究的重要领域,涉及弹性、弹塑性、各向异性、流变岩体中的隧道问题、衬砌和锚杆支护以及多物理场相关的问题.通过系统介绍以上成果,可以深入了解隧道问题解析研究思路和解答,推动更具价值的解析解的发展.

功能性消化不良云南中成药应用专家共识

功能性消化不良发病率高,且难以治愈。现代医学治疗效果欠佳,中医药治疗本病优势明显。现有的相关中医指南及共识虽然规范了其证型及其方药,但针对中成药的使用却尚未形成统一意见。本次共识在前期文献基础上,结合云南地区发病现状及饮食规律,通过召集脾胃病相关专家,经多轮投票及修改后,最终形成具有云南少数民族医药特色的《功能性消化不良云南中成药应用专家共识》,以期指导临床用药。

重复经颅磁刺激治疗对抑郁症患者额上回和辅助运动皮层度中心性的影响

目的探讨重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治疗对抑郁症患者脑功能的影响。方法选取35例抑郁症患者(major depressive disorder,MDD)作为MDD组,同时选取32例健康志愿者作为健康对照组,rTMS治疗以左背外侧前额叶为靶点,采集治疗前、后17项汉密尔顿抑郁量表(Hamilton depression rating scale,HAMD-17)和静息态磁共振功能影像数据,比较HAMD-17总分与度中心性(degree centrality,DC)指标变化。结果(1)治疗后MDD患者HAMD-17总分显著低于治疗前(8.27±4.21 vs 20.93±5.16,P<0.001)。(2)影像学结果显示,与健康对照比较,治疗前抑郁症患者左侧额上回(t=-6.235,P<0.001)和右侧额上回(t=-6.988,P<0.001)DC值显著减少,左侧辅助运动皮层(t=6.173,P<0.001)和右侧辅助运动皮层(t=7.588,P<0.001)DC值显著增加。与治疗前比较,治疗后抑郁症患者左侧额上回(t=5.798,P<0.001)和右侧额上回(t=6.405,P<0.001)DC值显著增加,左侧辅助运动皮层(t=-5.367,P<0.001)和右侧辅助运动皮层(t=-6.462,P<0.001)DC值显著减少。结论连续15 d rTMS治疗快速有效缓解抑郁症状,左侧额上回脑功能增强可能是抑郁症状缓解潜在的神经影像机制。

基于相变堆积床的卡诺电池系统设计与实验研究

卡诺电池系统是一项将过余电量以热能的形式存储起来,需要的时候通过动力循环向外释放的大规模物理储能系统,其摆脱了地理环境限制且紧凑高效,在削峰填谷、长时储能方面具有广泛前景。本工作设计了一套基于正/逆布雷顿循环和相变储热技术的10 MWh级卡诺电池系统,建立了基于Python3.8的数值模型,探究了压比、等熵效率、工质雷诺数、介质长径比等参数对系统性能的影响,结果表明该系统运行在压比为10、等熵效率0.9工况下时往返效率可以达到0.6,储能和功率密度分别达到378.44 kWh/m^(3)、203.58 kW/m^(3)。在不同的运行参数下分别对两个储罐的储能过程进行了实验研究,验证了当入口处工质压力越大、温度与室温温差越大,系统的储能密度与功率密度越高。

工科特色理论力学课程育人的三维融合模式建设

课程思政是提升工科人才培养质量,落实立德树人根本任务的重要途径.人才培养目标的高要求给工科课程思政带来较大挑战.本文以同济大学的工科人才培养为背景,探讨了具有同济标志工科特色的理论力学课程思政内容建设.课程教学中以时间尺度上经典力学的发展脉络为纵线,融合力学支撑的科学和工程前沿研究以及同济大学参与的国家重大工程等维度元素,实现理论力学课程思政的协同育人目标.

平行双孔水工隧道相互作用的时效解答

地下工程中常遇到流变岩体中双线近距离隧道施工问题。隧道施工位移的预测和控制,特别是新建隧道的施工对既有隧道产生的影响,是工程中面临的重要问题。针对流变岩体中深埋双圆形水工隧道的问题,笔者采用复变函数方法和Laplace变换技术建立了考虑施工过程时黏弹性应力、位移与弹性复位势之间的关系,然后运用黏弹性叠加原理得到了整个施工过程各个阶段围岩应力和位移全量和增量理论解答,并据此进行新建隧道对既有隧道的影响分析。为验证解答的正确性,对一算例进行了有限元解答和理论解答的比对,两者吻合很好。与数值与实验方法相比,本文解答可以较为便利地对岩体应力、位移进行参数分析,进一步可以指导工程的初步设计。

含水合物地层井壁力学状态的弹塑性解析分析

含水合物地层钻井引发井壁周边温度和渗流压力变化,可能导致水合物分解,对井壁安全产生不利影响。基于Mohrp-Coulomb准则、理想弹塑性模型以及非关联流动法则,针对含水合物地层中井壁力学分析,建立了稳态轴对称平面应变模型,考虑水合物分解对地层温度、渗流和力学特性的影响,得到了欠压和过压钻井条件下井周应力及位移的解析解答,与相同假定下有限元模型、复杂数值模型的结果吻合较好。结果表明一定范围内水合物分解范围的增大会引起塑性区显著扩展。水合物分解引起的弹性模量劣化在欠压条件下将引起塑性区范围减小,在过压条件下则引起塑性区范围增大。

雨水渗透下节理岩质边坡失稳离散元模拟

采用一种新的能够考虑水软化与化学风化作用的复合微观接触模型,将其植入离散元软件PFC2D中,进行节理岩质边坡失稳过程的模拟.建立一个85°倾角并含有3组倾角为45°节理的岩质边坡,采用重度增加法研究岩质边坡在水软化及化学风化影响下的破坏过程.结果表明:边坡滑动过程中,应力应变波动较大,不同位置处的应力应变的波动具有相似的规律;滑动体的速度达到一定值时,才开始产生比较明显的位移;速度及位移快速增加的时刻晚于应力应变开始波动的时刻;岩质边坡的破坏主要为岩桥贯通,破坏面为节理滑动面,颗粒间主要为拉剪破坏与压剪破坏,破坏阶段拉剪破坏速率大于压剪破坏.

简单复合岩体中TBM多滚刀破岩机理离散元分析

采用引入考虑胶结尺寸的微观接触模型的PFC2D离散元软件,对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀作用下简单形式的复合岩体破岩机理进行数值模拟研究。进行了单滚刀、双滚刀和三滚刀作用下的复合岩体破碎过程的模拟。模拟结果表明:滚刀破岩过程可以分为三个阶段:加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段。通过双滚刀和三滚刀侵入复合岩体的推力-侵深曲线分析,软岩上的滚刀比硬岩上的滚刀进入各阶段稍慢,略有滞后;不同滚刀间的峰值法向推力相差较大,易造成滚刀磨损。对于花岗岩-绿片岩复合岩体,破岩时接触力链被岩体分界面分割,硬岩区胶结破坏数目较多,双滚刀、三滚刀侵入时易形成贯通裂缝;破岩效率由大到小为双滚刀效率、三滚刀效率、单滚刀效率,而且双滚刀能够将效率提高一倍左右。

电针干预对CUS大鼠抑郁样行为及海马内源性大麻素相关基因表达的影响

目的:探讨电针刺激对慢性不可预见性应激(CUS)大鼠抑郁行为的改善作用及内源性大麻素受体1(CB1)、二酰基甘油脂肪酶(DAGLα)、脂肪酰胺水解酶(FAAH)和单酰基甘油脂肪酶(MAGL)基因表达的影响。方法:24只SD大鼠随机分为对照组(Sham),模型组(CUS),模型+电针治疗组(CUS+EA),每组8只。CUS组以及EA+CUS组大鼠接受慢性不可预见性刺激处理(CUS)造模; EA+CUS组在造模第14 d开始给予电针干预,每天给予百会穴电针刺激30 min,电流1 m A,频率2/15 Hz疎密波,连续7 d; Sham组和CUS组给予假刺激;静养两周后,通过旷场,强迫游泳以及糖水偏好实验检测各组大鼠的抑郁样行为。行为学检测结束后处死大鼠,通过real time RT-PCR检测海马CB1受体、DAGLα、FAAH及MAGL的mRNA表达情况。结果:(1) CUS处理可以导致大鼠明显的抑郁样行为,包括进入旷场中心区次数和时间减少(P <0. 05),强迫游泳不动时间增加(P <0. 01),糖水摄取量下降(P <0. 05)。CUS组大鼠海马的CB1、DAGLα的mRNA表达下调(P <0. 05),而FAAH和MAGL表达上调(P <0. 05)。(2)电针刺激可以缓解CUS大鼠的抑郁样行为,CUS组与EA+CUS组之间存在显著性差异(P <0. 05)。(3)电针刺激可以恢复CUS大鼠海马的内源性大麻素相关基因表达水平。结论:电针刺激可以缓解CUS模型大鼠的抑郁样行为,调节抑郁模型大鼠海马的CB1受体和内源性大麻素代谢酶基因表达。

不同埋深条件下隧道开挖的离散元模拟初探

岩石隧道在岩土工程中应用广泛。由于隧道开挖尤其是深埋条件将引发特殊的工程问题,因而隧道开挖过程的精细力学分析受到了岩土学界的关注。本文将不同埋深问题转化为不同初始应力问题,采用离散元法模拟了在Lac du Bonnet花岗岩中不同埋深条件下的隧道开挖。分析不同初始应力下隧道开挖后围岩的应力、应变等力学特性,结合理论解与模拟结果研究不同埋深情况下岩石隧道施工对围岩力学特性的影响。结果表明:距隧道越近,隧道开挖对围岩扰动越大;且随着埋深的增大,围岩由于开挖扰动动能最大值以及应力改变量也愈大。试样中出现的最大动能与其初始应力之间近似有幂指数关系。本文所得结果定性、定量与理论解一致,所用方法可以用于后续节理岩体中隧道开挖问题的离散元分析。

岩石锚杆锚固段拉拔破坏机理离散元分析

为探讨锚杆锚固段的拉拔破坏机理,采用离散元进行绿片岩中锚杆拉拔试验的模拟,分析不同锚固长度、围压下锚固段破坏模式和特点。离散元中植入新型岩石微观接触模型,可以更好的模拟绿片岩力学特性。分析结果表明,拉拔荷载与位移呈多次上升-跌落关系,并在产生贯通破坏面后明显跌落;围压可以明显增大锚杆与岩石相互作用力,对拉拔极限承载力有极大影响;拉拔破坏渐进发生,将先形成"瓶"状的破坏形态,再从锚杆底部的岩体形成一个"漏斗锥形"形的破坏形态;而在高围压时,锚杆底部岩体先破坏,裂纹沿斜向上扩展,形成"漏斗锥形"形破坏形态。

复合岩体中深埋隧道开挖破坏机理离散元分析

为研究复合岩体中隧道开挖的问题,引入考虑胶结尺寸的岩石微观接触模型,以离散元方法为手段,模拟了复合岩体在不同初始地应力条件下隧道开挖引发的破坏过程,就宏观围岩扰动区、最大主应力、胶结破坏进行分析,并讨论了复合岩体情况与均质岩体情况的区别。结果表明:宏观围岩扰动区面积比随地应力的增大而增大,可能导致宏观大变形甚至破坏;地应力10 MPa时,未发生胶结破坏,20 MPa、30 MPa、40 MPa均发生破坏,胶结破坏数随地应力的增大而增多,且以拉剪和压剪破坏为主;最大主应力从环向看呈下垂水滴状且向下方向最大,在225°,270°和315°方向的最大主应力与离隧道中心的距离成正比;复合岩体在层理面处呈现应力不连续现象。

基于解析解和新准则的深埋隧道断面形状优化

针对深埋隧道断面形状优化问题,考虑复杂受力下洞周可能存在拉应力情况,提出基于摩尔-库伦屈服准则的新的优化准则,基于解析解用模拟退火法获得洞周最小破坏范围的最优断面形状.优化模型中,以断面映射函数系数为优化的设计变量,利用混合罚函数使优化孔形满足一定的约束条件,设立孔边最大有效应力(与屈服准则相关)最小的优化准则.针对存在内压的深埋隧道断面形状优化问题,对不同内压、不同侧压系数、不同宽高比限制等情况进行优化计算,并对比两种优化准则在该情况下优化结果的异同.结果表明,对压应力主导优化的情况,新准则与原准则没有差别;对可能出现拉应力的复杂应力情况,新准则有更好的适应性,可以获得更优断面形状.

情绪面孔识别状态下抑郁症患者大脑微状态的差异性研究

为探寻抑郁症患者情绪障碍的产生机制,设计了基于情绪面孔识别的大脑微状态的研究方法,该方法通过提取情绪面孔识别状态下产生的事件相关电位(ERP)信号,对ERP信号的微状态进行分析,研究情绪加工过程中重度抑郁症患者(MDD)与正常组(NC)之间的差异性。研究发现:在情绪面孔识别状态下,MDD组和NC组大脑微状态在类型、数量、持续时间、组合排序等方面均存在显著不同;在正性情绪面孔刺激下,MDD组微状态1、4的持续时间占比显著小于正常组;负性情绪面孔刺激下,MDD组微状态1的持续时间占比显著小于正常组,而微状态2、5的持续时间占比则显著大于正常组。该研究为抑郁症的发病机理研究和临床早期诊断研究提供了方法和依据。

氨磺必利对精神分裂症伴抑郁患者正负性情绪、应对方式的影响

目的:探究氨磺必利对精神分裂症伴抑郁患者正负性情绪及应对方式的影响。方法:招募精神分裂症伴抑郁患者60例作为研究组,予以氨磺必利治疗4周。另选取健康志愿者20例作为对照组。比较两组治疗前正负性情绪量表(PANAS)及特质应对方式问卷(TCSQ)评分。比较研究组治疗前后简明精神病评定量表(BPRS)、PANAS、TCSQ及贝克抑郁自评量表(BDI)评分。结果:治疗前,研究组正性情绪、积极应对方式评分低于对照组,而负性情绪、负性应对方式评分高于对照组(均P<0.05)。治疗后,患者BPRS及BDI评分降低(均P<0.05);正性情绪评分和积极应对方式评分明显高于治疗前(均P<0.05),负性情绪评分和消极应对方式评分与治疗前比较无统计学差异(均P>0.05)。结论:氨磺必利可改善精神分裂症伴抑郁患者精神症状及部分抑郁症状,负性情绪、消极应对方式可能是患者经药物治疗后社会功能恢复欠佳的重要因素。