饱水软岩力学性质软化的试验研究与应用

软岩遇水后力学性质软化规律的研究,是水–岩相互作用研究的重要课题之一,在重大工程的设计与实践中具有重要意义。通过对华南地区广为分布的红色砂岩、泥岩及黑色炭质泥岩等几种不同类型的典型软岩在不同饱水状态的试验设计和力学性质测试,重点探讨了软岩软化的力学规律性。试验按照天然状态、饱水1,3,6和12个月等饱水时间点进行采样分析,测定其不同饱水时间点的单轴抗压强度、劈裂抗拉强度、抗剪强度及其随饱水时间的变化规律。结果表明:软岩与水相互作用后,其抗压强度、抗拉强度及抗剪强度变化的定量表征关系一般服从指数变化规律,各力学强度指标将随着饱水时间的延长而不断降低,最终将趋向稳定;6个月的饱水时间点为软岩力学强度趋于稳定的临界点。以此研究获得的软岩参数为基础,采用非线性有限元强度折减法对广东省东深供水改造工程中BIII2边坡稳定性进行了分析计算,结果表明:在塑性应变区贯通前,该边坡主断面的稳定性系数为0.83,说明BIII2边坡处于不稳定状态。这与实际边坡所处的状态非常一致。表明该试验研究结果用于工程计算中具有较好的意义,亦可为华南地区类似工程的设计、施工和长期稳定性分析等提供具有重要价值的参考。

液-气喷射紊流混合装置的作用及其在环境工程的应用

阐述喷射流体紊流混合装置的作用和应用，建立两级紊流混合速的液－气喷射器的流体动力学方程组．由于液－气紊流混合促进烟气含硫化合物与喷射脱硫剂的化学反应，进一步研究它们对流体的动量及能量方程的影响．讨论影响脱硫除尘的治理效果的主要因素．最后给出液－气喷射装置在环境工程中的应用实例．

污水处理系统的紊流方程组及其应用

阐述污水处理系统的紊流模型方程组,包括雷诺方程和k-ε方程组;讨论了液体射流泵的非浮力射流的计算,并考虑浮力作用的旋动流体的数学方程。最后给出了旋流充气气浮的污水处理装置的应用实例。

液-固(气)旋流器分离性能分析及环保工程应用

阐述环保工程和化学工业中的广泛使用的液-固(气)旋流分离器结构特性,并分析液-固(气)旋流分离器的流场结构,观察旋流器的流线和流动现象。根据实验数据,采用圆柱室内二维轴对称涡流模型,计算涡室内准自由涡区压力分布,得准自由涡区的速度函数;按旋流器液-固(气)流体运动规律,计算分离的颗粒直径和分离效率。通过实验方法揭示液-固(气)旋流器流体运动的规律,最后给出废气治理工程的实例,并讨论其在环境保护领域中的应用前景。

双层玻璃幕墙研究进展及工程应用

采用双层幕墙可以大大降低建筑物能耗,减少运行的使用费用,改善室内环境及空气质量,提高人体舒适度有显著的效果。对国内外不同地区不同气候条件下双层玻璃幕墙的研究进展进行综述,并介绍了华南地区的工程应用实例。

应用于具有二次,三次非线性系统的增量谐波平衡法

本文导出了适用于具有二次、三次非线性的微分方程组的增量谐波平衡法，研究了扁拱的相加型和相减型的联合共振问题以及二自由度系统的强非线性振动问题，算例表明，增量谐波平衡法是一个求解多自由度系统强非线性振动的有效的半解析的数值方法。

变形体动力学的变分原理及其应用

在变形体动力学的变分原理及其应用方面的研究工作从１９８５年开始，至今已进行了十多年，本文主要从三个方面对此进行综述。１．原理的研究，提出一条新途径，其基本思想是古典阴阳互补和现代对偶互补，它的特点是完全不用拉格朗日乘子法，但能简单而系统地从一般到特殊建立各种变分原理，通过这条新途径，作者建立了某些变形动力学的一系列基本原理，其中很多是新的结果。２．原理的应用研究。

多体挠性结构主动控制动力学系统基本特性研究

对大型挠性空间结构多体系统进行了研究,建立了含有阻尼、分布式陀螺部件和约束阻尼的多体挠性空间结构系统主动控制动力学模型;利用算子半群理论,在无穷维函数空间中研究了上述系统的基本特征问题,包括可控性、可观性和稳定性。

工程结构分析的新方法及其应用

对工程结构分析的新方法──综合离散法及其应用进行简要的综述．

数值模拟在幕墙工程造型设计的应用

阐述幕墙工程造型设计的数值模拟方法,采用分段三次参数样条曲线,保持连接点光滑连接,描写空间曲线,再由离散的曲线拟合空间不规则的曲面,将拟合曲面分成小单元板块,计算曲率中心和板块尺寸,建立数据库,最后给出应用实例。

基质吸力与含水量及干密度定量关系研究

借鉴结晶矿物学/粉体力学与工程中的配位数概念,基于Smith试验公式、Fisher经验公式和Young-Laplace公式,建立含水量、干密度或孔隙比等非饱和土的宏观状态量与两土颗粒之间水环体积、饱和角等微观状态变量之间的对应关系,从理论上推导并给出基质吸力的定量计算公式。计算结果表明:非饱和土基质吸力随含水量的增大而单调减小,二者表现为非线性关系;基质吸力与干密度或孔隙比表现为良好的线性关系,但在低含水量段,基质吸力随干密度的增大而增加的趋势明显,而在高含水量段,基质吸力则基本保持不变。计算结果与已有的试验结果吻合较好。

非饱和土湿吸力与含水率的定量关系研究

以立方松散堆积方式为例,从理论上推导并给出了湿吸力与非饱和土含水率的定量关系表达式,开展了不同含水率状态下重塑细粒砂性土的吸力测试,对试验结果进行了曲线拟合和分析,理论计算和试验拟合结果均表明:对于特定的非饱和土,湿吸力随含水率先增大而后减小,即存在确定的界限含水率。这与"在一定的土体含水率变化范围内,非饱和土,尤其是非饱和砂性土的强度随含水率的增加而先增大后减小"的事实完全相符,这再次证明了湿吸力,而非基质吸力,才是非饱和土有效应力的重要组成部分。

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。

铝蜂窝的动态力学性能及影响因素

采用显式动力有限元方法研究了具有不同胞元结构的六角形铝蜂窝在冲击荷载下的力学性能,讨论了铝蜂窝的变形模式和动态承载力以及影响因素。通过改变胞壁夹角得到5种不同的胞元结构,计算采用了3种冲击速度。结果表明,在准静态变形模式下,胞元的几何因素对铝蜂窝的承载力起主导作用;一旦蜂窝的变形呈现动态模式后,惯性效应显著,对蜂窝承载力起决定作用,胞元几何因素的影响不再明显;在过渡模式下,惯性效应与几何因素共同主导蜂窝的动态承载力,并且冲击速度越高,惯性效应的影响越大。

桩-土-承台结构在波浪力作用下的力学效应分析

在港口桥梁工程和海洋工程中,一般将桩从桩-土-承台结构中分离出来,单独计算波浪力对桩的作用。在提出波浪力作用下桩-土-承台结构相互作用模型的基础上,结合工程算例,进行了桩-土-承台结构在波浪力作用下桩的荷载和弯矩计算分析,结果表明:在不考虑波浪力的情况下,计算结果跟规范方法较为接近,验证了桩-土相互作用模型的适用性。在此基础上迭加波浪力,将波浪力和桩-土-承台作为一个完整的系统研究,随着承台所受外力、波浪力、桩侧地基土的变化,分析了桩-土-承台结构在波浪力作用下的受力效应。

局部狭窄动脉内血流动力学环境的动态数值研究

为了定量研究局部狭窄动脉内的血流动力学环境,进而寻求其与动脉粥样硬化发生发展的关联,本文推导并建立了针对该问题的差分数值求解体系。推导了控制方程在特定坐标系空间的表达,给出了适当的边界条件。最后选择猪的颈动脉为研究对象,利用高频电磁流量探头和压力探头在体测量了入口段一个心动周期的血流量、压力等数据。利用这些测量数据作为求解体系的输入数据,心动周期内局部狭窄动脉内的各种血流动力学数据被细致求解,心动周期不同时期的流场、轴向速度分布、壁面切应力被详细显示并作了生理层面的分析。

三角形蜂窝在面内冲击荷载下的力学性能

通过数值计算研究规则排布和交错排布的三角形铝蜂窝在面内冲击荷载下的变形模式、承载能力以及能量吸收特性。结果表明两种蜂窝的变形均随着冲击速度的增加或胞壁厚度的减小而向冲击端集中,规则排布的蜂窝沿着局部变形带逐行压溃直至密实,而交错排布蜂窝的变形模式可分为4种。铝蜂窝吸收的能量绝大部分转化为变形所需的内能,动能所占比重较小。随着冲击速度的提高,两种排布方式的蜂窝均表现出更强的承载能力和能量吸收能力,但内能在总能量中的比重减小,动能比重增加。规则排布的蜂窝比交错排布的蜂窝具有更高的承载力和能量吸收能力,该差别主要是由于二者内能的不同所引起,且该差值在交错排布蜂窝"核区"形成后逐渐减小。

3种提升材料对闭合式上颌窦底提升术上颌窦黏膜形变影响的力学分析

目的：比较3种提升材料对闭合式上颌窦底提升术上颌窦黏膜形变的影响。方法：在ANSYS有限元分析软件的SHELL 63单元中分别建立0.3 mm厚度上颌窦黏膜与纯钛种植体、自体松质骨、羟基磷灰石骨粉有限元模型,分别计算3种材料提升上颌窦黏膜1-5 mm时黏膜表面Von mises应力值,并进行对照分析。结果：通过对0.3 mm厚度上颌窦黏膜提升1-5 mm的形变与应力分析,发现应用纯钛种植体、自体松质骨与人工羟基磷灰石骨粉3种材料提升上颌窦黏膜,黏膜表面的应变相似,应力值曲线高度重叠,随着高度增加,应力增加的趋势亦基本一致,3种材料对上颌窦黏膜表面应变与应力的影响几乎没有差别。结论：使用松质骨、人工羟基磷灰石骨粉、纯钛种植体抬高上颌窦黏膜对黏膜形变是没有影响的,行闭合式上颌窦底提升手术应用种植体直接提升上颌窦黏膜是相对简易及微创的手术方式,推荐在临床工作中使用。

胞孔构型对金属蜂窝动态力学性能的影响机理

采用ANSYS/LS-DYNA有限元研究了具有不同胞孔构型和排列方式的金属蜂窝材料在面内冲击荷载下的力学性能。在蜂窝的相对密度和冲击速度保持恒定的情况下,比较了它们的变形模式、动态承载力和能量吸收性能。结果表明,不同的胞孔构型导致在蜂窝压垮过程中胞壁的受力状态不同,从而影响蜂窝的宏观力学性能。根据胞壁的应力状态,可将蜂窝分为膜力主导蜂窝和弯曲主导蜂窝2大类。研究结果显示,蜂窝吸收的能量绝大部分转化为变形所需的内能,并且膜力主导蜂窝的内能占总能量的百分比更大。胞壁的屈曲导致膜力主导蜂窝的应力应变曲线呈现较大的波动。膜力主导蜂窝在变形过程中其胞壁会耗散更多的内能,从而比弯曲主导蜂窝具有更高的动态承载力和能量吸收能力。

轴向运动体系横向非线性振动的联合共振

研究轴向运动体系横向非线性振动的联合共振问题。根据哈密顿原理建立梁的横向运动微分方程 ,采用分离变量法分离时间变量和空间变量 ,并利用 Galerkin方法离散运动方程 ,进而采用多元 L - P方法对具有内部共振条件下的轴向运动梁的联合共振问题进行求解。典型算例表明多元 L - P法是一个适合于轴向运动体系非线性振动分析的好方法 ,在小振幅振动时其计算结果与增量谐波平衡法 (IHB法 )的结果相一致。