浅谈我国生物力学的研究近况(综述)

对我国生物力学的研究近况进行了简略介绍 涉及以下内容 :生物材料力学、生物流体力学、细胞微观力学、康复工程力学、运动系统力学。

分数阶Duffing振子的动力学研究

在经典Duffing振子中引入分数微分型阻尼项,推导了高效率的数值计算格式,对其表现出来的特有的非线性现象进行讨论.研究表明:分数微分型阻尼的分数阶值较小时,振子将出现倍周期分岔并导致混沌.在不同的外激励频率下,分数微分型Duffing振子会呈现对称性破缺、分岔、混沌等强烈的非线性现象;在一定参数范围内,分数微分型Duffing振子较经典Duffing振子,在较小的激励下即可进入混沌.

非线性分数阶微分振子的动力学研究

本文结合Zhang-Shimizu法与Newmark法,解决了二次非线性的Riemann-Liouville分数导数中奇异性问题,从而得到了非线性分数微积分求解的单步数值积分算法。在此基础上对某型非线性分数阶微分振子的动力学行为进行研究,分别讨论了振子自由振动及强迫振动下参数变化对振子非线性特性的影响。数值计算结果表明,该数值方法具有较好的稳定好,收敛速度快,精度较高,编程简单容易等优点。

非线性动力学方程的自适应精细积分

将定常结构动力方程的精细积分算法推广应用于非线性动力学问题的求解.对非线性项的线性化处理使该方法的计算精度对时间步长非常敏感,为此将龙贝格积分法引入该方法,提出了由此而产生的指数矩阵的快速精细算法,从而使时间步长的选择具有了自适应性,计算精度和效率均得到提高.

服从分数导数Kelvin本构模型的粘弹性阻尼器的阻尼性能分析及试验研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点。将高分子粘弹性阻尼器在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果用分数导数模型进行拟合。结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一,在计算过程中需要调整的参数很少。最后将分数导数模型引入静态特性公式,得出了圆筒状粘弹性阻尼器动态刚度与阻尼的表达式。

分数算子描述的粘弹性材料的本构关系研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点。将有机硅高分子材料在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果分别用经典粘弹性模型和分数导数模型进行拟合。结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一,在计算过程中需要调整的参数很少。

分数算子描述的黏弹性体力学问题数值方法

讨论由黎曼-刘维尔(Riemann-Liouville)分数导数描述的黏弹性体力学问题的数值方法.该方法利用黎曼-刘维尔分数导数定义中核函数的特性,并结合被积函数在单步中的逼近以及Newmark型数值法,建立了分数导数计算公式.算例表明,该算法具有收敛快、精度高、稳定性好和易于应用和改进的优点.在对动态系统的瞬态响应分析和有限元分析格式中,算法都获得了满意的结果.

焦炭塔鼓胀与开裂变形机理及疲劳断裂寿命预测的研究进展

焦炭塔在运行若干年后出现严重的鼓胀与开裂。探讨焦炭塔的鼓胀和开裂变形机理,合理预测焦炭塔的疲劳寿命,进而改进其设计与工作条件,使其更安全可靠地运行是多年来人们致力研究的目标。本文从目前焦炭塔的各种鼓胀变形机理、开裂的影响因素以及疲劳断裂寿命预测方法等方面,对焦炭塔的研究现状进行总结,并对今后该领域的工作进行了展望。

基于精细积分技术的非线性动力学方程的同伦摄动法

将精细积分技术(P IM)和同伦摄动方法(HPM)相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按T ay lor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项的增加,计算格式会变得越来越复杂。采用同伦摄动法,则具有相对简单的计算格式,但计算精度较差,应用范围也限于低维非线性微分方程。将这两种方法相结合得到的新的渐近数值方法则同时具备了两者的优点,既使同伦摄动方法的应用范围推广到高维非线性动力学方程的求解,又使精细积分方法在求解非线性问题时具有较简单的计算格式。数值算例表明,该方法具有较高的数值精度和计算效率。

改进遗传神经网络在甘蔗产量预测中的应用

传统甘蔗产量预测方法对外界多因素关联作用的农作物产量预测的难度大、精度差、准确度低,本文提出改进自适应交叉和变异算子的遗传BP算法,多元逐步回归简化BP网络的输入变量,应用改进的遗传BP算法策略,并以甘蔗产量实例数据进行了验证和分析,结果表明,改进的遗传BP算法总体效果最优.

分形理论在农业与食品系统中的应用综述(英文)

分形是大自然的几何学 ,是非线性分析的有力工具 ,最近的十多年来对其研究和应用方兴未艾 ,几乎覆盖了所有的科学领域。该文简单介绍分形的基本定义和性质 ,并主要从 3个方面介绍了它在农业、生物系统和食品工程领域的研究进展 :首先是土壤结构、土壤颗粒的粗糙性和聚集、水土关系如渗流系数的分形描述、土壤的工程特性和土壤中发生的物理化学生物过程的分形分析等 ,是许多作者关注的领域 ;第二是在食品工程领域 ,食品颗粒的表面粗糙度、速溶咖啡颗粒的分形特征和可溶性的关系、奶酪等食品结构的分性特征、以及分形理论在食品加工质量控制中的应用等 ;第三是在植物和动物系统中 ,根系发育的分形描述和计算机模拟、不同植物的分形维数及识别 ,某些植物生长发育过程的计算机摸拟 ,动物生理、行为的分形特征以及在生态系统的环境监测中分形理论的一些开创性的研究成果。该文在综述了以上几个方面的研究成果后 ,对分形理论在这些领域的应用和发展作了讨论和展望。

汽车液力缓速制动器的研究现状

随着车辆高速重载的发展趋势,对车辆制动性能的要求也不断提高。液力缓速器由于能够提供力矩大而且平稳的制动效果,在高档商用车上得到了较为广泛的应用。本文就液力缓速器研究的发展历史、工作原理、特点、分类、关键技术以及发展趋势等进行了综述。

DFT加速及其在非平稳随机振动计算中的应用

为了降低非平稳随机振动的计算量，采用了离散付立叶变换和线性调频Ｚ变换（ＣＺＴ）。针对工程常用的演变随机激励，将激励的包络和功率谱函数分开处理，这可使理论计算与实测数据相结合，从而克服阻尼难以确定的难点。算例表明，分段ＣＺＴ较普通ＣＺＴ可节约１／３计算量；而平稳的功率谱与包络分开处理也大大节约了计算量并易于工程实际应用。

遗传K均值方法在品种资源分类中的应用

采用实数编码方式,对聚类的中心矩阵进行编码,通过数组变换将染色体与相应聚类中心的数组进行匹配,通过轮赌选择和自适应的交叉、变异操作及均值小生境的种群优化对聚类中心的编码进行更新迭代,最终得到稳态的聚类误差函数和划分效果最好的聚类中心.然后通过对某基地的甘蔗品种进行分析、比较,分析的误差函数结果显示,RingaK-Means改进的聚类效果明显优于传统的K-Means方法及Sga-K-Means方法的聚类效果.

分数导数型粘弹性阻尼器的动力学有限元方程及数值解

采用分数导数Kelvin固体模型建立粘弹性阻尼器在外力作用下的分数阶动力学有限元方程,并利用New-mark数值积分法得到数值解。结果表明,Zhang and Shimizu分数导数数值积分法能够很好地满足精度、收敛性和稳定性等要求,通过减小时间步长能够有效减小因引入Newmark而导致的周期误差,从而提高计算精度。

小子样下基于Bayes推广理论的单桩竖向承载力研究

为了更有效地确定小子样下单桩承载力的设计值,利用勘探阶段的静力触探资料,结合《建筑桩基技术规范》中的经验参数法,先使用Grubbs方法剔除基桩参数数据中的疏失误差数据,得到单桩竖向承载力的验前信息,然后根据静载荷试验结果对先验信息进行调整,得到关于单桩竖向承载力的验后信息。经比较分析,利用Bayes方法估算的单桩极限承载力更加精确,置信区间更加集中,从而为小子样条件下单桩竖向承载力设计值提供了理论参考依据。

结构非线性动力学方程的自适应精细积分算法

将定常结构动力方程的精细时程积分算法推广应用于非线性动力学问题时,对非线性项的线性化处理使该方法的计算精度对时间步长非常敏感。为此本研究中将龙贝格积分法引入该方法,提出了由此而产生的指数矩阵的快速精细算法,从而使时间步长的选择具有了自适应性,且计算精度和效率均得到提高。文中的数值算例给出了该方法的计算精度和效率。

求解非线性动力学方程的渐近数值方法

利用精细积分技术对同伦摄动方法进行了改进 ,构造了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。数值算例结果表明 ,该方法的计算精度高于简单的同伦摄动方法 ,同经典的精细积分法相比 ,该方法计算量小 ,对时间步长不敏感 。

骨质疏松与力学

简述了骨质疏松症在世界的发病状况,从骨的结构谈骨质疏松症的特征。介绍了荷载对骨量和骨强度的影响及应力松弛在接骨板中的应用。

板壳分析与应用

板壳分析是现代固体力学的一个重要分支。这门学科几乎与一切工程设计都有关联 ,对航天、航空、航海、机械、石化、建筑、水利、动力、仪表、交通等工程设计 ,尤其具有指导意义。现今 ,经典的薄板壳线性理论已较成熟 ,并在各种工程设计中起着指导作用。然而 ,在薄板壳非线性领域和厚板壳线性领域 ,还有许多问题未被解决。文章在介绍这门学科发展历史的基础上 ,概述了作者近四十年结合工程实际对波纹板壳、单层板壳、双层金属旋转扁壳、网格扁壳、夹层板壳和复合材料层合板壳等六类薄板壳的非线性弯曲、稳定和振动问题以及厚、薄板壳弯曲问题进行理论探索的情况。