微纳挠曲电结构力电耦合响应的数值模拟方法

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元(UEL)子程序进行二次开发,将挠曲电效应内化到计算模型。首先,结合配点混合有限元法(CMFEM),推导了挠曲电结构的力电耦合方程,并在Abaqus中开发了挠曲电单元,提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法(MFEM)相比,该方法的优点是易于建模,降低了计算自由度,提高了计算效率,节省了运算成本,并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后,通过上述数值模拟方法,建立了挠曲电结构响应分析数值模型,开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度|η113|的作用机制,表明在使用同一材料设计挠曲电梁时,可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明,改变梁的弯曲程度,可有效提高梁输出的开路电压,减小梁的挠度。相同程度弯曲下,弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°,左边缘为滑动支座,右边缘为铰链支座时,开路电压最大,可达214.07 mV,比悬臂矩形梁增加5倍。此外,相同模型若仅考虑压电效应,开路电压将下降89.3%。

聚丙烯腈/二硫化钼复合薄膜的挠曲电效应分析及其应用

复合薄膜中挠曲电材料的质量分数对薄膜的挠曲电效应影响显著,为探究聚丙烯腈(PAN)/MoS_(2)复合薄膜中MoS_(2)质量分数对其挠曲电压及挠曲电系数的影响规律,采用静电纺丝方法制备PAN/MoS_(2)复合薄膜,借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合薄膜的结构、形貌、元素组成等进行表征,基于悬臂梁方法测试不同MoS_(2)质量分数对PAN/MoS_(2)复合薄膜挠曲电效应的影响,通过间歇式挠曲电效应测试检测复合薄膜的稳定性。结果表明:挠曲电压和挠曲电系数随着MoS_(2)质量分数的增大而提高,且在MoS_(2)质量分数为50%时挠曲电压和挠曲电系数达到最优,分别为0.8 V和1.96 nC/m;该薄膜的挠曲电效应稳定性优异,串联多个PAN/MoS_(2)复合薄膜可获得较高的挠曲电压,且电压衰减极弱,可广泛适用于微小型可穿戴电子设备。

考虑挠曲电效应的薄板声学超材料隔声特性研究

区别于传统的压电效应,当结构尺寸减小到微纳米尺度时,一种新的力电耦合效应——挠曲电效应将无法被忽略.该文利用变分原理推导了考虑挠曲电效应的薄板声学超材料结构隔声问题的控制方程和边界条件,基于Kirchhoff薄板理论预测了薄板质量块结构的隔声曲线,系统讨论了挠曲电效应、几何尺寸、质量密度等参数对结构隔声性能的影响.结果表明,当结构尺寸减小到微纳米尺度时,挠曲电效应显著增加了隔声曲线的隔声谷值和峰值频率,因此考虑挠曲电效应是十分有必要的.该文的工作有望为微机电系统的噪声控制研究提供理论基础.

Dirac和Majorana费米子在空间平坦FRW时空背景下挠率场中的散射

讨论了在空间平坦FRW(Friedmann-Robertson-Walker)时空背景下,通过有质量宇宙学中微子能量分布的移动检验由大尺度Lorentz破缺产生的宇宙学挠率存在的可能性.在空间平坦FRW时空背景下,有质量的宇宙学中,微子在宇宙学挠率场中的散射会导致其末态能量分布的峰值位置相比于无挠情况时有一个m^(2)/E^(2)量级的移动;并且,在非最小矢量挠率耦合的情况下,对于Dirac中微子和Majoran中微子移动的数值由于矢量挠率的影响而不同.

活动车辆甲板建造精度及挠曲变形分析

活动车辆甲板(块)是典型的薄板焊接结构,文章阐释了关键建造工艺的合理优化和实施,实现了活动车辆甲板(块)的严格的尺寸精度、安装精度要求。横向挠曲变形是车辆运输船特有的变形形态,通过有限元分析方法对典型载荷状态下的船舶横向挠曲变形进行了分析,评估并验证了算例船舶活动车辆甲板(块)的安装精度应对挠曲变形的缓冲减抵,保证了活动车辆甲板(块)的结构安全。

鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带中段构造特征及演化

现今晋西挠褶带作为鄂尔多斯盆地的残余东部边界存在,近年来在上古生界石炭系—二叠系中发现有煤层气、致密气等丰富的油气资源,是一个重要的勘探领域。本文基于野外露头、钻井、地震资料等,明确其地层发育分布特征,结合浅表露头构建区域地质剖面,并利用2D-move软件对其进行反演分析与正演模拟,同时对其构造变形进行定量分析,研究表明:1)鄂尔多斯东缘晋西挠褶带中段主要在燕山期受东西向的挤压应力以及深部构造楔活动影响发生陆内构造变形,并遭受强烈的差异风化剥蚀作用,形成现今构造格局。2)研究区剖面现今长度约为114.96 km,以寒武系为标志层,燕山期地层缩短约4.06 km,地层抬升约6.12 km,地层缩短率为3.41%。3)晋西挠褶带中段形成原因为受到多方向的挤压构造应力作用,主要动力来源为古太平洋板块的西向低角度俯冲挤压。晋西挠褶带中段是重要构造单元,具深刻的动力来源。本文可为之后鄂尔多斯盆地东缘的陆内构造变形、演化特征研究以及油气勘探方向提供参考依据。

可分Frobenius扩张下的Gorenstein余挠维数

针对环变化下的Gorenstein同调性质,提出模的Gorenstein余挠性质及相应维数在环的可分Frobenius扩张下的保持性质。首先证明对可分Frobenius扩张R→S,S-模M是Gorenstein余挠模当且仅当M是Gorenstein余挠的R-模,从而可得模的Gorenstein余挠维数沿着该环扩张保持不变;作为应用,证明了若该环扩张是可裂的,则环的整体Gorenstein余挠维数也保持不变;此外,讨论了群环上的Gorenstein余挠维数,进一步验证Gorenstein余挠维数在环的可分Frobenius扩张下的不变性。

预应力混凝土刚构桥下挠变形控制技术研究

以某大跨径预应力混凝土刚构桥为研究对象,从钢绞线配束和混凝土材料出发,对其跨中下挠控制技术进行研究,通过试验模拟和现场实测进行分析,提出优化措施,取得了很好的应用效果。可供同行业技术人员参考。

COMSOL中挠曲电圆筒的力电耦合行为分析

针对目前商业有限元软件中缺少挠曲电模块且有限元自主编程数值模拟挠曲电问题的复杂性问题,提出在COMSOL软件中的偏微分方程模块(PDE模块),对考虑挠曲电效应的力电耦合问题直接进行数值模拟的方法.首先,通过数值计算固定边界位移的挠曲电圆筒,验证有限元数值计算方法的正确性.接着,研究挠曲电系数和不同材料梯度指数对圆筒力电耦合的影响.数值结果表明:在微米尺度下,增大挠曲电系数对径向位移的影响很小,但是对圆筒内部的电势和电位移分布影响很大.增大材料梯度指数对挠曲电圆筒内部力电耦合影响非常明显,圆筒内部径向位移相对边界处变化范围逐渐减小,圆筒内部电势呈现负值逐渐减小后转为正数的趋势,而圆筒内部电位移值负值逐渐增大.本工作可以为挠曲电效应数值计算及挠曲电结构设计提供帮助.

词汇类型学视域下“爬”“挠”“刨”“挖”等动词的语义演变及共时语义关联

“爬”“挠”“刨”“挖”等汉语动词的历时语义演变路径,以及现代汉语方言中有关的同词化多义现象,表现出{挖掘}(DIG)、{搔挠}(SCRATCH)、{攀爬}(CLIMB)三个概念之间较强的关联性。汉语历时语料呈现的语义演变方向为SCRATCH→DIG或SCRATCH→CLIMB,具有单向性。这种语义关联模式符合一定的语言共性,可以得到词汇类型学跨语言考察的支持,同时,可以根据汉语实际为词汇类型学增补SCRATCH→CLIMB型语义关联。

连续刚构桥下挠影响因素及对结构受力的影响分析

从钢束预应力损失、混凝土收缩徐变、施工质量、设计理论、后期运营管理方面分析连续刚构桥下挠的影响因素;以广东佛山市一座三跨连续刚构桥为例,对不同程度主跨下挠时桥梁结构受力进行计算,分析连续刚构桥内力随主跨整体下挠的变化规律。

施工周期和桥面铺装层对刚构桥挠度的影响分析

目前,刚构桥的下挠问题一直是影响其承载能力和耐久性的重要因素。论文主要分析了施工周期变化和桥面铺装层变化对刚构桥挠度的影响,并通过计算和建立有限元模型研究了施工周期和桥面铺装层对结构下挠的影响程度。

大跨径连续刚构桥下挠病害特征分析

为分析顶板及底板预应力损失、节段接缝、剪切变形等因素对大跨径连续刚构桥下挠病害的影响,基于某大跨径连续刚构桥项目,建立MidasCivil有限元模型,开展模拟计算与分析。研究结果表明:①随着预应力损失的增大,桥梁最大挠度不断增加;顶板预应力损失对主跨挠度影响更大,底板预应力损失对边跨挠度影响更大;同条件下,顶板预应力损失造成的挠度增量约为底板的1.7倍;②随着节段接缝质量的下降,跨中挠度非线性增大,存在边际递增效果;③剪切变形因素的存在,导致跨中挠度增大7%左右,因此即便大跨径连续刚构桥的高跨比小于1/5,仍建议考虑剪切变形的影响。

卡套式管接头旋转挠曲试验受力仿真分析

文中针对卡套式管接头在使用时受到不规则摆动导致泄漏的问题,进行了旋转挠曲试验及受力仿真分析。参照ASTM F1387—1999(2012)标准中旋转挠曲试验方法,对1/4OD″的卡套式管接头施加不同抗拉强度旋转至100多万次,致其发生泄漏,随后采用无损荧光渗透和金相显微镜检测的方法,对泄漏的卡套式管接头进行宏观分析,发现裂纹泄漏位置集中在前卡套前端与管件咬合处。利用ANSYS软件进行仿真分析,发现卡套式管接头集中受力区与实际旋转挠曲试验中泄漏位置基本一致。因此,在使用中应注意观察卡套式管接头的前卡套前端与管件咬合处是否存在泄漏,避免产生安全隐患。

钢混组合梁桥跨中下挠成因分析与解决方案

钢混组合梁桥在实际运营时跨中常出现下挠现象,这不仅影响了桥梁的正常使用,还可能对桥梁的安全构成威胁。分析认为:钢混组合梁桥跨中下挠问题主要由材料性能退化、设计施工缺陷和运营维护不当等因素导致。对此,从材料性能提升、结构加固改造和管理维护体系完善等方面入手进行解决。并通过典型案例的总结和分析,提出相应的下挠解决方案,可为类似问题的解决提供参考。

连续刚构跨中下挠影响的研究

为探究桥梁工程中连续刚构跨中下挠的影响因素,采用模拟计算法的方式,以某预应力混凝土连续刚构桥为例,对徐变、纵向预应力损失、刚度损失、超重因素对连续刚构跨中下挠所产生的影响进行分析。研究结果表明,上述因素均会对连续刚构跨中下挠产生影响。在预应力混凝土连续刚构桥的设计与施工中,应分析、把控影响连续刚构跨中下挠的因素,避免加剧连续刚构跨中下挠情况。

某地铁桥梁箱梁下挠及开裂检测评估处治技术

某地铁高架桥为65 m+120 m+65 m预应力混凝土变截面连续梁桥,建成后运营不久发现主梁产生较大的竖向下挠,并且主梁跨中底板出现较多延伸至腹板的横向裂缝。为了解主梁下挠和裂缝产生的原因以及目前桥梁的技术状况,对该桥梁进行了专项检测,并采用有限元软件进行结构验算。检测及验算结果表明:该桥梁体下挠和开裂的主要原因主要是梁体跨中预应力的损失,特别是底板束预应力损失过大或张拉不足而导致的梁体抗弯承载力不足。根据检测评估结果主要采用了体外预应力钢束进行维修补强。维修处治后的荷载试验表明,桥梁强度、刚度及动力性能均满足规范要求,桥梁加固处治效果良好。