随机介质固热耦合模型与高温岩体地热开发人工储留层二次破裂数值模拟

在高温岩体地热开发中,针对岩石矿物组分及其分布的不同,将热膨胀系数作为随机介质,在平面应变模型下,建立了随机介质的温度场和应力场耦合数学模型,并推导了该耦合问题的有限元格式。在正态分布、韦伯分布 2 种随机分布下,进行了高温岩体地热开发数值模拟试验,揭示了岩体温度场和应力场的特征及变化规律。研究表明,热膨胀系数的概率分布形式对岩体热破裂规律有重要影响。     

三自由度含间隙碰撞振动系统Poincaré映射Hopf-Hopf交互分岔的反控制EI北大核心CSCD

对一类含间隙碰撞振动系统Poincaré映射的Hopf-Hopf交互分岔进行了反控制研究。首先,基于碰撞振动系统建立了六维Poincaré映射,由于六维映射相应雅克比矩阵的特征值没有解析的表达式,这使得由特征值特性描述的传统临界分岔准则在确定控制增益中具有很大的局限性。针对这个局限性,建立了包含特征值分布条件、横截条件和非共振条件的显式临界准则。所建立的准则与传统的分岔准则等价,但并不依赖雅克比矩阵特征值的直接计算。然后,针对碰撞的不连续特性导致的隐式Poincaré映射在闭环系统控制设计中的困难,发展了一种基于原碰撞系统的线性反馈控制方法。最后,数值分析给出了在指定的参数点所设计的映射Hopf-Hopf交互分岔的环面解,进一步验证了理论分析的正确性。     

316L不锈钢表面Ni-Ti合金薄膜的力学特性研究

目的提高316L不锈钢表面的硬度及耐磨性能。方法采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备Ni-Ti合金薄膜,并通过纳米压入法对316L不锈钢表面、Ni-Ti合金薄膜和Ni-Ti合金材料的力学性能进行测试,分析不锈钢基Ni-Ti薄膜的耐磨性能。应用有限元反演分析方法求解基体和薄膜的弹塑性幂本构关系。结果316L不锈钢与Ni-Ti合金抵抗载荷的能力较弱,但316L不锈钢表面Ni-Ti薄膜抵抗外加载荷的能力较强,且抵抗塑性变形的能力得到强化。Ni-Ti薄膜、316L不锈钢基体和Ni-Ti合金的硬度分别为8.2795、5.2405、2.9498 GPa,薄膜的硬度明显大于基体和Ni-Ti合金,说明Ni-Ti薄膜使得316L不锈钢的耐磨性显著提高。薄膜的弹性性能较基体与Ni-Ti合金有明显优势。为研究薄膜的弹塑性性能,建立ABAQUS二维有限元模型,考虑Berkovich压头和试样之间摩擦系数为0.16,通过纳米压入实验和有限元分析的对比,反演分析分别计算得到基体和薄膜的特征应力、特征应变、应变强化因子,继而确定初始屈服应力,得到Ni-Ti合金薄膜和316L不锈钢基体的弹塑性幂本构关系。结论 Ni-Ti薄膜具有良好的力学特性,使316L不锈钢表面的硬度显著提高,因此有效提高了不锈钢的耐磨性能。     

横纵激励下几何非线性复合材料层合梁的混沌同步

本文基于里兹-伽辽金法,将考虑几何非线性的一端固支一端夹支复合材料层合梁的控制方程简化为典型的Duffing方程;引入了Duffing-Van Der Pol系统,通过两种系统的分岔图说明了它们共同达到混沌时的参数值;通过广义投影同步法,实现了Duffing系统和Duffing-Van Der Pol系统的精确同步,得到了实现两种系统同步的控制器;分别将两种系统通过Matlab进行了数值仿真,得到了两种系统的同步误差曲线图、二维相图和三维相图,从而验证了混沌同步的准确性。     

汽车起重机起升机构液压系统的节能改进

针对汽车起重机起升机构液压系统在空载和轻载工况下能耗损失大的问题,将一种新型负载敏感平衡阀应用在该液压系统中,达到既平稳承载下行又节能的目的。利用AMESim仿真软件,与采用普通平衡阀的液压系统进行了比较研究。分析了两液压系统分别在空载、轻载和重载工况下的能耗情况,分析结果显示在轻载和空载下降工况时采用负载敏感平衡阀的液压系统的能耗比普通平衡阀的小,空载时能耗损失可减小94.7%。     

爆炸冲击波在地铁车站内传播规律的数值模拟

采用AUTODYN对6.5kgTNT炸药在地铁站台中心地面爆炸后冲击波的传播过程做了数值模拟,分析了冲击波在站台层的传播规律,以及冲击波沿楼梯和沿站台纵向的衰减规律,绘制了距站台地面1.5m高处的冲击波杀伤范围云图。计算结果表明：地铁车站内冲击波衰减缓慢,在柱间狭长区域超压要高于两侧相对开阔地带。在文中所研究的苏州某地铁车站内,炸药起爆后,在距离炸药大约20m以外不会发生人员伤亡,而在距离炸药12m以内杀伤范围线是不规则的,在柱间肺损伤的概率要比两侧相对开阔的空间高。在距离炸药4m以内的区域均在1%死亡线以内,越靠近装药中心死亡概率越高。     

细长圆柱体涡激振动行波动力学特征的实验研究

通过实验研究给出了细长圆柱体涡激振动行波的动力学特征.实验是在拖曳水池中进行.为了能在拖曳水池宽度有限的情况下出现行波,采用实验模型为0.006m直径、3.31m长度的铝管,模型长径比超过了500.拖车拖动模型以最高1.5m/s的速度在水槽中行进.模型一端采用2.5kg的砝码来提供端部张力.给出了评估行波在整个振动波中所占比例的方法.该方法采用行波圆来拟合模型空间振幅的分布.实验结果显示,在给定的拖车速度范围内,出现了行波振动,并且当拖曳速度达到0.9m/s时,行波现象非常显著.实验结果给出了振动波随拖曳速度变化的规律,得到了行波比随流速的变化规律.实验中观察到了低阶模态下的行波传播,这超出了已有行波判据限定的范围.通过实验数据的观察和理论分析,给出一种新的行波产生方式.     

复杂应力状态下尼龙66力学性能研究

为了得到尼龙66试样在压缩以及复合压剪加载条件下的力学响应,采用国产三思万能试验机,并引入了2个带有双斜截面的金属垫块以及1个聚四氟乙烯套筒的特殊加载装置,对尼龙66试样进行复合压剪试验。此外,金属垫块的斜截面被加工成不同的倾斜角度θ(15°、30°、45°、50°和60°),通过调整角度获得了试样在不同压剪应力状态下的力学响应,并通过分析复合压剪加载时其受力情况得到其屈服行为。实验表明:尼龙试样的力学性能对剪切敏感并且随着剪切组分的增加而弱化,尼龙屈服行为与静水压具有相关性;同时验证了引入双斜面金属垫块的实验方式是一种能有效研究材料失效行为的测试方法。     

基于有序介孔碳/PDDA固定化漆酶的邻苯二酚传感器性能研究

采用有机交联水性环氧树脂为碳源,以SBA-15为模板,制备了有序介孔碳(OMC),并对其电化学性能进行研究。透射电镜结果表明其具有典型的二维有序六角介孔结构,孔径大约为3nm。电化学测试结果表明OMC/Lac/Au电极对邻苯二酚具有很好的电催化氧化活性。将OMC应用于构建漆酶生物传感器,结果表明,传感器对邻苯二酚的线性检测范围为0.67~8.59μmol/L,灵敏度为0.349A/(mol/L),检测限为0.117μmol/L。     

冲击速度对开孔泡沫金属冲击动力学性能影响

利用有限元软件ANSYS中的LS-DYNA模块,建立起了泡沫金属胞元方孔模型,采用能更好反应实际情况的幂函数塑性模型,研究了冲击速度对泡沫金属冲击动力学性能的影响,对泡沫金属在冲击载荷作用下的应力传递和分布以及变形过程进行了数值模拟,分析了冲击速度对泡沫金属应力传递和分布以及变形的影响。研究表明,随着初始撞击速度的提高,泡沫铝屈服强度有所提高,应力传递速度和接触端面处的泡孔变形速度加快。