双轴压缩条件下散粒体的二维孔隙分布及演化规律研究

基于离散单元法建立了不同密实度的理想散粒体数值模型,通过Voronoi–Delaunay网格剖分建立离散域,采用基于边界点的椭圆拟合算法模拟散粒体中的孔隙,并进一步分析了在双轴压缩条件下散粒体孔隙的分布特征与演化规律,同时结合数值试样中单孔隙的变化过程,分析了散粒体变形的微细观力学机理。研究表明,散粒体二维孔隙表现出明显的双峰分布特征,在双轴压缩条件下,不同密实度散粒体的孔隙要素表现出明显不同的演化特征。总体说来,松散试样小孔隙比例增加,大孔隙比例减少,孔隙趋于均匀;而密实试样小孔隙比例减少,大孔隙比例增加。孔隙的排列方向与荷载主方向有关,初始密实度对其影响不大。双轴加载过程中长轴沿水平方向的细长孔隙首先崩溃,长轴沿轴向加载方向的孔隙存留下来并在散粒体变形过程中起主导作用,最终沿加载方向产生一个稳定的颗粒结构。单孔隙的发展过程显示,大孔隙上承担着较强的力链,双轴压缩过程中随着变形的发展,松散试样中接触力链较强的单个大孔隙逐渐分裂成为多个小孔隙,颗粒接触力链分布趋于均匀;而在密实试样中,随着变形发展小孔隙逐渐融合形成大孔隙。     

一种中心型有限体积孔隙–裂隙渗流求解方法及其OpenMP并行化

为高效求解单相孔隙–裂隙渗流问题,发展一种基于任意网格的三维中心型有限体积渗流求解算法,并对其进行OpenMP并行化。该算法将压力置于单元中心处;使用串联弹簧模型在空间域离散;使用显式差分格式在时间域离散;使用动态松弛求解技术,逐个单元求解。算例研究表明,该算法与有限元相比具有类似的精度,但求解效率更高。OpenMP并行化使得该算法运算速度在CPUi7–3770上可提高至4.0倍,在CPUi7–4770上可提高至4.2倍;两台机器上的并行效率均高达50%以上。     

散体颗粒介质变形局部化宏–细观机制研究

散体颗粒是自然界中广泛存在的一类特殊的介质,受内部组构影响,散体颗粒介质在外荷载作用下发生明显的变形局部化效应,这也是岩土力学领域一直研究的热点问题之一。然而目前对于其机制研究方面大都局限于细观统计参数的分析,忽视了宏观现象与细观机制的内在联系。本文以砂土颗粒介质为例,运用离散元法对其在直剪试验过程中的宏–细观力学特性及变形破坏机制进行系统分析,并取得一些有意义的认识。根据数值试验中试样在不同法向应力下剪应力比的发展,从颗粒运动角度探讨试样宏观抗摩擦特性变化趋势的细观机制;发现描述细观组构的各向异性参数及主方向与宏观上剪应力比的发展具有同步性,反映试样宏细观演化的统一性;通过对于颗粒旋转的统计分析,揭示颗粒间摩擦作用是维持细观力学结构相对稳定的重要因素;通过对力链网络的形态演化分析,发现试样大主应力方向与各向异性主方向一致,力链密集程度随剪切过程下降,试样孔隙度随之上升;提出不同法向应力下的2种主要力链结构的力学模型,通过稳定性分析与能量累积释放理论解释宏观力学参数波动情况的原因,揭示散体颗粒介质变形局部化和体应变剪胀的细观机制。     

基于离散单元法的自移式破碎站铲斗卸料冲击分析

研究自移式破碎站在作业过程中物料从铲斗下落时对料斗和板式给料机的冲击,并准确计算其冲击力,根据离散元方法,采用离散元分析软件EDEM,通过建立与实际作业条件相似的物料-铲斗-受料斗-输送机的离散元模型,对物料下落及碰撞过程进行动态仿真,从而得到料斗的受力发布,为设计人员对料斗的结构设计提供理论指导。     

Investigation of Strain Rate Effect by Three-Dimensional Discrete Dislocation Dynamics for fcc Single Crystal During Compression ProcessEI北大核心CSCD

Microelectromechanical systems (MEMS) have become increasingly prevalent in engineering applications. In these MEMS, a lot of micro-components, such as thin films, nanowires, micro-beams and micropillars, are utilized. The characteristic geometrical size of those components is at the same scale as that of grain, the mechanical behavior of crystal materials exhibits significant size effect and discontinuous deformation. In addition, those MEMS are often subjected to high strain rate at work, such collision and impact loading. The coupling deformation characteristics of small scale crystals and high strain rate makes their mechanical behavior more complicated. Accordingly, investigation of the effect of the strain rate on crystal materials at micron scale is significant for both the academia and industry. In this work, a plastic deformation model of fcc crystal under axial compression was developed based on three-dimensional discrete dislocation dynamics (3D-DDD), which considered the influence of externally applied stress, interaction force between dislocation segments, dislocation line tension and image force from free surface on dislocation movement during the process of plastic deformation. It was applied to simulate the plastic deformation process of a Ni single crystal micropillar during compression under different loading strain rates. 3D-DDD and theoretical analysis are carried out to extensively investigate the effect of strain rate on flow stress and deformation mechanisms during plastic deformation process of crystal materials. The results show that the flow stress and the dislocation density increased with the loading strain rate. In the case of low strain rate, the flow stress was dominated by the activation stress of FreakRead (FR) source in plastic deformation. With the increase of strain rate, the contribution of activation stress of FR source to the flow stress decreases and the effective stress gradually dominated the flow stress. Under high strain rate loading, with the increase of the initial FR source, the dislocation density also increased at the same strain correspondingly, which makes it easier to meet the requirement of the loading strain rate, so the flow stress is smaller. In addition, under the low strain rate loading, a few activated FR sources can meet the requirement of the plastic deformation, a single slip deformation come up as a result. While, as the loading strain rate increases, more and more activated FR sources would be needed to coordinate the plastic deformation, the deformation mechanisms of the single crystal micropillar transformed from single slip to multiple slip.     

单轴压缩下横观各向同性岩石破裂过程的声发射特性离散元模拟

采用离散单元法研究了横观各向同性岩石在不同层面倾角条件下的单轴压缩破坏过程及声发射特性。结果表明：由于层面倾角的变化,导致横观各向同性岩石破裂过程具有不同的声发射特性。声发射特性与应力存在一定的耦合关系。且声发射空间响应集中在两种岩石的交界面上。互层岩体由于层间力学属性不同,极有可能在交界面处引起应力集中,使得在交界面附近裂纹最先萌生,裂纹进一步向交界面两侧岩体中扩展,从而引起宏观裂纹的出现,最终引起岩体的破坏。裂纹的萌生位置和扩展模式直接决定了岩体的最终破裂形态。     

T 波峰-末间期、T 波峰-末间期离散度与心肌缺血的关系

目的：对冠心病患者 T 波峰-末间期（Tp-Te 间期）和 Tp-Te 离散度（Tp-Ted）进行测定,探讨心肌缺血与Tp-Te 间期、心室肌跨壁复极离散度的关系,寻找一种便捷的观察指标。方法选择2010年1月至2012年6月在南昌大学第二附属医院做平板运动试验阳性,并住院行冠状动脉造影证实存在冠状动脉狭窄的冠心病患者56例（冠心病组）及健康体检者（行平板运动试验阴性者）56例（正常对照组）,分别测量2组 Tp-Te 间期和 Tp-Ted。结果与正常对照组比较,冠心病组 Tp-Te 间期显著延长,Tp-Ted 明显增大（P ＜0．05）。结论心肌缺血时,Tp-Te间期和 Tp-Ted 均增大,Tp-Te 间期和 Tp-Ted 可作为反映跨壁复极离散度的无创性指标。     

上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

基于滑动迭代离散傅里叶的并网设备多目标协同控制方法研究

由于传统方法对并网设备中的信号谐波检测及抑制效果较差,导致计算效率下降,控制结果不理想,提出基于滑动迭代离散傅里叶的并网设备多目标协同控制方法。在对滑动迭代离散傅里叶分析的基础上,采用滑窗迭代将并网设备中电流信号的基波分量和谐波分量进行分离,根据分离结果得到并网设备的瞬时功率和参考电流表达式,引入优化因子获取参考电流统一表达式,构建含有优化因子的多目标函数,采用果蝇算法对目标函数进行求解,最终实现并网设备多目标协同控制。经实验测试证明,所提方法能够快速且准确完成并网设备多目标协同控制。     

基于振动信号总离散频谱的高压并联电抗器健康评估方法

文章设计并实现了一套高压并联电抗器健康评估系统,具有振动信号采集、存储、分析,及健康评估等功能。因单一位置振动信号无法全面反映电抗器健康状态且不具备检测拓展性,系统将电抗器表面多路振动信号离散频谱按权重叠加,作为特征向量输入机器学习模型中,实现了对现场运行的6台某公司750 kV高压并联电抗器的检测和健康状态评估。将基于振动信号总离散频谱的评估结果与油色谱检测法和超声波局放法的实测结果进行比较,发现该方法与上述两种常规检测方法的分析结果保持一致,且状态评估准确率达到100%。因此,基于振动信号的电抗器健康状态评估具有很大的实际工程意义。