PT对称势下自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构

数值研究PT对称势下具有自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构.用傅立叶配置法求解布洛赫能带,分析PT对称晶格势的深度、虚部相对大小、自旋轨道耦合强度和拉比耦合强度对能带结构的影响.结果表明,第一、二能带的上下边沿随晶格深度的增加而上升,但能带宽度变窄;当PT对称晶格势的虚部大于临界值时,第一和第二能带发生重叠;随着自旋轨道耦合强度的增大,第一和第二能带的上下边界均减小;拉比耦合强度对能带结构也具有重要影响.

考虑结构性的原状黄土应力-应变关系的探讨

土体的结构是其强度、变形的内在决定因素,黄土的结构性由黄土颗粒之间的联结结构强度和摩擦结构强度所决定。由此,提出了黄土静力结构性参数即联结结构静力强度势参数m 1、摩擦结构静力强度势参数m 2以及结构静力强度势参数m。这些结构性参数具有明确的物理意义,既能反映黄土的综合结构性,又能分别反映黄土联结结构性和摩擦结构性。分析了静三轴应力条件下黄土的应力-应变特性以及黄土静力结构性参数的变化规律,建立了考虑黄土结构性的原状黄土应力-应变关系式,从而可以由结构性最弱的饱和重塑黄土的应力-应变曲线,通过结构参数模拟得到考虑结构性的原状黄土的应力-应变关系曲线。利用考虑结构性的原状黄土应力-应变关系式可整理计算出原状黄土的强度指标c、初始切线模量Ei、破坏比Rf、应力水平S以及切线弹性模量Et等参数,可应用于静荷载作用下黄土应力-应变有限元分析计算。

混凝土材料声发射与应力-应变参量耦合关系及应用

在混凝土结构的可靠性检测中,声发射是一种重要的可测信息。声发射同应力、应变一样,也是表明材料力学特性的本构参量。声发射参量与应力、应变参量之间存在着密切的相关关系。这种相关性可以通过耦合的本构方程来表达。由于声发射对于材料的受力历史具有独特的“记忆”特性,因此,可以通过声发射检测来确定材料所受过的最高荷载,进而可以对材料或结构的可靠性进行评价。

发电电动机定子端部绕组电磁-结构耦合场计算

针对发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下易发生故障的问题,以广州抽水蓄能电站B厂的发电电动机为例,建立了发电电动机定子端部绕组的三维模型,通过有限元法对模型电磁与结构顺序耦合进行仿真计算,得到了额定运行时电机端部绕组的应力和应变分布。结果表明,该方法能够有效地分析发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下的应力应变分布,计算精确度比较高。

FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型

为建立纤维增强复合材料(FRP)约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,分析了国内外305个轴心受压FRP约束混凝土圆柱试件的试验结果。分析表明,纤维特征值、FRP层合结构和加载方式是影响FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系的3个主要因素。通过分析试验结果和已有的模型,提出了一个考虑上述3个因素的改进的FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,该模型包括强化型和软化型两种类型。比较表明,该模型与试验结果的符合程度好于已有模型。

考虑材料设计变量的热-固耦合结构的优化设计

从材料-结构协同设计的角度研究了热-固耦合结构的优化设计问题,将决定结构材料性质的细观参数与结构宏观几何参数作为设计变量,利用均匀化方法推导了细观设计变量灵敏度显式计算式,并结合耦合场有限元方程构造了耦合场设计变量灵敏度计算式;提出了材料-结构协同设计的三种优化设计模型.利用结构响应最小优化模型对算例进行了计算,比较了宏观设计变量优化和材料-结构协同设计优化的效果.计算结果显示,材料-结构协同优化设计可以取得较单一宏观设计变量更好的优化效果.

热–声–振耦合效应对薄壁叶片结构应变影响的试验研究

热-声-振耦合是影响叶片、太阳电池阵、天线、导弹等航空航天产品可靠性和耐久性的重要因素之一.文章设计了可模拟热-声-振耦合作用的试验装置,搭建热、声、振、应变测试系统,针对薄壁叶片结构进行热、声、振单独作用及耦合作用试验,基于应变数据定量分析热-声-振耦合效应及其特点,得出耦合效应对产品造成的影响远远大于单一因素作用的结果.研究结果还可为薄壁叶片结构航空航天产品多应力耦合效应分析提供参考.

阳光辐照下DJ2经纬仪热-结构耦合模拟研究

为研究阳光辐照和环境温度对经纬仪的影响,针对DJ2经纬仪进行有限元建模。使用Ansys workbench软件对DJ2经纬仪整体和镜筒支架分别进行夏日和冬日两种阳光辐照下的稳态与瞬态热-结构耦合的数值计算,并分析相应构件的热应变结果。分析结果表明,冬日环境较夏日环境下经纬仪结构变形较为明显,其中主要的受热变形位置为木制三脚架部分。通过对镜筒支架进行热瞬态分析,镜筒支架在夏日环境和冬日环境下达到系统热稳定状态的时间分别为2790 s、2670 s,稳定温度分别为29.749℃、5.3119℃,稳态结构总变形分别为24.475e^(-3) mm、54.252e^(-3) mm。

基于修正邓肯-张模型模拟红黏土应力-应变关系

分析了原状红黏土的应力-应变关系,从结构性损伤角度进行分段描述:硬化型应力-应变关系分为2个变化阶段,而软化型则分为3个变化阶段。为准确模拟其应力-应变关系,基于结构性修正邓肯-张模型,提出了一种计算损伤参数的方法,并进行原状红黏土三轴固结不排水试验模拟计算,发现模型能较好地反映土体应力-应变在不同阶段的发展规律,其中表征损伤发展速率的参数a^∗与围压以及应力-应变关系曲线类型有关,取值范围在0.15~0.35,对红黏土弹塑性模型的建立具有参考意义。

基于Workbench刀砧的热-结构耦合分析

本文首先通过Solidworks建立了刀砧三维参数模型,基于workbench软件对其进行了静力学结构分析,得出了其应力、应变及方向变形的情况;其次,基于workbench对刀砧进行稳态热分析,然后利用顺序耦合的方法,把刀砧热分析得出的温度场以体积力形式导入静态结构中进行热-结构耦合分析,最后得出了刀砧在热-结构耦合应力作用下的应力、应变及其方向变形,结果表明热应力对刀砧的应力、应变及方向变形影响较大。

上海地区冻融后暗绿色粉质粘土动本构关系与微结构研究

以上海复兴东路越江隧道江底旁通道冻结施工中的原状和冻融作用后的暗绿色粉质粘土为研究对象,运用CKC循环三轴仪,采用不同的频率来摸拟行车荷载进行室内动三轴试验。通过室内试验得出了特定围压下不同动荷载频率作用下的暗绿色粉质粘土在冻融前后的动应力–动应变关系式,得到了土体的最大动弹性模量、最大动应力及最大动剪切模量随动频率的变化而变化的规律,并在此基础上结合该土体冻结前和冻融后的2000倍微结构电镜扫描图片,进一步对比分析了这种土体冻融后动力特性变化微观机理。试验结果显示该层土体经冻融作用后最大动应力有较大削弱,并且随着动荷载频率的加大冻融后的该土体最大动应力降低愈严重。

车辆-轨道空间非线性耦合系统交叉迭代算法及应用

基于有限元法建立了车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学模型,提出了将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学的方法。车辆-轨道空间非线性耦合模型包含车辆子系统和轨道子系统,其中车辆子系统为31自由度的整车模型,轨道子系统采用空间梁单元、黏弹性弹簧阻尼元件和三维块体单元模拟,两子系统通过轮轨相互作用实现耦合。轮轨接触几何关系采用“迹线法”与“最小距离法”计算,运用Newmark数值积分交叉求解车辆子系统动力学方程和轨道子系统动力学方程。为验证算法的可行性,进行了算例对比计算。作为应用实例,分析了CRH2高速动车通过CRTSⅡ无砟轨道时引起车辆和轨道结构的动力响应,并选择列车速度和轨道不平顺对车辆-轨道耦合系统动力响应的影响进行了参数分析。计算结果表明,将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力问题的算法具有计算精度高、收敛速度快和程序编制容易的特点。

考虑结构性黏土应变软化效应的 桩靴竖向承载特性研究

为评估桩靴在结构性较强的黏土场地贯入时,土体的应变软化效应对桩靴竖向承载特性的影响,首先采用VUSDFLD子程序定义结构性黏土不排水抗剪强度s_(u)随累积绝对塑性剪应变ξ的变化关系,使现行的耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,简称CEL)数值分析方法能够模拟结构性黏土的应变软化效应。然后,基于改进后的CEL数值分析方法,分析土体灵敏度S_(t)、土体应变软化参数ξ_(95)及土体脆性参数β对桩靴上方土体回流及竖向承载特性的影响。结果表明:S_(t)、ξ_(95)及β均会对桩靴上方土体回流及桩靴竖向承载力产生影响,其中反映结构性黏土脆性特性的参数β影响最显著。与未考虑土体应变软化效应的情况相比,考虑结构性黏土应变软化效应的桩靴竖向承载力因子和极限孔穴高度明显偏低。此外,建立了桩靴在结构性较强的海洋黏土场地预压贯入时的归一化极限孔穴高度及桩靴深贯入竖向承载力预测公式,预测结果较合理。研究成果也可为实际工程中评估桩靴深贯入竖向承载力、预测桩靴最终贯入深度提供参考。

基于Preisach理论形状记忆合金电阻-应变滞回模型

随着对形状记忆合金(SMA)研究的不断深入,其几种特殊性质得到了越来越广泛的应用。其中关于SMA电阻-应变滞回模型的研究,已经受到国内外学者高度重视。由于SMA的电阻与应变之间存在有规律性的关系,可以利用这种关系,把SMA作为传感器应用到结构的健康监测中去。但实验表明SMA的电阻-应变关系具有较强的非线性性质,表现出明显的滞回特性。利用Preisach理论建立SMA的电阻-应变模型。在实验的基础上,通过训练得到SMA的电阻-应变表达式,并利用另一组实验数据验证了该方法的有效性,为进一步开展利用SMA电阻特性的结构健康诊断研究奠定了基础。

适用于强结构性黏土的修正邓肯-张模型研究

土体的力学特性受结构性影响十分显著,结构性越强,破坏后变形越大,对实际工程影响越显著。目前对结构性土的特殊工程性质已有广泛认识,但如何用数学方法准确描述其强度和变形间的关系仍是主要研究内容。对分布在云南昭通地区的强结构性黏土进行了试验研究,结果表明:其结构屈服应力高达800 kPa,属于典型的强结构性土。根据常规三轴试验的应力-应变关系,将强结构性黏土的剪切变形划分为结构未破坏阶段、结构逐渐破坏阶段和结构完全破坏阶段;基于破坏过程,对传统邓肯-张模型进行修正,引入损伤比参数,建立适用于强结构性黏土的修正邓肯-张本构模型。对模型中的初始剪切模量、主应力差渐进值和剪切模量参数进行推导分析,各参数值与试验的土体剪切变形规律相符合;对已有结构性土的试验数据进行拟合分析,结果表明该修正模型可以较好地描述强结构性黏土的应力-应变特性规律。

固液界面的力-电-化学耦合及在电催化体系中的应用

目前许多新型高效金属催化剂在设计制备中都考虑到表面力学因素,例如层状结构、核壳结构等,其表面高活性原子受到不同程度的应变作用.应变可直接改变金属的能带带隙,对催化剂表面的电化学反应产生显著影响,是一种有效提升材料催化活性的新思路和制备高性能催化剂的新途径,因此受到了科研工作者的广泛关注.传统的材料应变工程手段存在着活性物质层的应变值难以精确定量,并缺少实时调控以及制备工艺繁琐等难题,导致应变与电催化活性相关性规律识别方面的理论和实验研究进展缓慢.相比于传统的材料手段,交变载荷产生的应变具有幅值和频率的可变性以及连续的调控性,在实验中可以完全排除噪声、缺陷、空位、基底效应等其他外部或材料本征的影响因素.该综述从经典固液界面热力学表述出发,简要介绍了电催化体系中的力-电-化学耦合效应,归纳总结目前电催化体系中应变施加的实验手段和分析方法,并基于目前相关研究着重讨论在交变载荷作用下应变对金属表面电催化反应的作用机理,最后从力学角度展望了表面力学在电催化体系中的研究重点及发展趋势.

可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学

研究了在周期驱动拉曼耦合下的可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构、非线性朗道-齐纳隧穿动力学以及隧穿率.利用高频近似得到了与时间无关的Floquet哈密顿量,发现周期驱动可以有效地调控自旋-轨道耦合和非线性相互作用.与两能级模型对比,解析地得到了能带出现loop的临界条件以及loop的宽度.研究发现,当种内原子间相互作用等于种间原子间相互作用时,不出现loop结构.而当种内原子间相互作用小于(大于)种间原子间相互作用时,loop出现在下(上)能带.此时,自旋-轨道耦合和拉曼耦合都会抑制loop的出现.特别地,通过调节外部驱动能控制能带出现loop结构的临界条件.还研究了可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学.通过调节周期驱动强度可以调控系统的隧穿动力学,控制在动量空间发生非线性朗道-齐纳隧穿的位置,并使系统的自旋组分发生翻转.最后计算了系统的朗道-齐纳隧穿率,研究表明周期驱动能够有效调控系统的隧穿率.

湿陷性黄土结构性变形特性分析

基于结构性黄土应力应变特性认识和大量试验结果的分析,揭示了黄土结构性参数与应变、含水率、固结压力之间的关系,并给出了结构性参数的数学表达式。将该式引入结构性黄土应力应变特性分析,提出了考虑结构性参数的应力-应变关系。分析计算所得的应力-应变关系与试验结果有较好的一致性,说明了原状黄土结构性参数描述的合理性和基于结构性参数应力-应变关系的合理性。

不同应力路径下饱和黏土耦合循环剪切特性

地基土单元体在波浪荷载的作用下将发生主应力轴连续旋转,这对土的强度和变形特性会产生显著的影响。针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能扭剪仪进行了均等固结下的耦合循环剪切试验,着重研究了不同循环应力路径对应力-应变关系和强度特性的影响。试验结果表明,耦合循环荷载下黏土扭转剪切分量和正向偏差分量的应力-应变关系曲线与应力路径有关,且随着振动次数的增加逐渐疏松,割线模量Es和Gs不断衰减,这与不固结不排水条件下的应力-应变关系曲线的变化规律明显不同;扭转剪切分量大的椭圆应力路径的动强度略小于正向偏差分量大的动强度。饱和黏土在不同应力路径下的力学特性的试验研究可以为建立复杂应力路径下的本构模型提供试验依据。

锈蚀钢筋的随机本构关系

在已有锈蚀钢筋力学性能数据库的基础上,通过锈蚀钢筋拉伸试验和数据收集进行扩充.采用三维激光扫描技术获取锈蚀钢筋的三维实体模型,提取不同位置处横截面积并分析其纵向不均匀性.结果表明:锈蚀钢筋平均截面积与最小截面积之比R服从Gumbel极值分布,且随着钢筋锈蚀的发展,其横截面积分布愈发不均匀,R的均值和均方差均变大;随着钢筋锈蚀的发展,其名义屈服强度、极限强度和极限应变均有降低,屈服平台缩短,据此建立了锈蚀钢筋的确定性本构关系.统计分析发现,不同锈蚀率下的锈蚀钢筋力学性能服从正态分布,其变异系数随着锈蚀率的增加而增大,在此基础上建立了锈蚀钢筋力学性能退化的概率模型.最终把确定性的锈蚀钢筋应力-应变模型发展为随机过程模型,为锈蚀钢筋混凝土构件时变可靠性评估奠定了基础.