力学季刊最新期刊目录
锂电极与固态电解质二维粗糙界面的应力分析————作者：郭子健;赵莹;聂国华;
摘要：固态锂金属电池进行充放电时，表面粗糙的锂电极和固态电解质界面上产生的应力对锂枝晶的产生有重要影响．本文通过建立电极与电解质组成的弹性体的力学模型，具体针对二维三角函数波形的粗糙界面，对于各向同性线弹性材料，研究了电极与电解质界面的应力．基于二维傅里叶变换，获得了变换域中界面处的应力和位移之间的关系，通过逆变换并结合边界条件和界面连续性条件，最终得到了二维情况下电极和电解质界面应力的解析解．当界面沿...
基于时滞耦合CPG的六足机器人步态控制————作者：王鸿翔;吴开军;宋自根;
摘要：受生物运动神经系统启发而来的中枢模式发生器(Central Pattern Generator, CPG)控制理论方法，可以实现腿足机器人产生多种不同的步态模式，在机器人的仿生运动控制中具有重要意义．针对六足机器人的步态运动控制，首先改进了经典的VDP (Van der Pol)振荡器模型，增加了其周期节律信号上升和下降阶段的时间占比函数，进而可以实现机器人腿足摆动相和支撑相的参数调控．其次，采用...
手性液晶弹性体薄膜在单、双轴变形下的光学-黏弹性特性研究————作者：顾洁茹;余露;赵莹;李辰喆;
摘要：手性液晶弹性体(Chiral Liquid Crystal Elastomers, CLCE)因其能够选择性地反射特定波长的光，并具备优异的大变形能力，已逐渐成为一种具有广阔应用前景的柔性反射显示材料．研究表明，CLCE的光学呈色特性与局部应变密切相关，展现出显著的力-光耦合效应．作为一种软物质材料，CLCE具有黏弹性特征，其在变形过程中的力学响应表现出明显的时间依赖性．然而，目前对CLCE在单轴...
吸附引起的翘曲及其对微悬臂梁静态响应的影响————作者：王振兴;张能辉;
摘要：为满足新的检测需求并实现高灵敏度，微梁生物传感器技术在信号解读模型的发展方面遭遇挑战．我们通过对表面吸附作用下微梁准静态检测信号的3D有限元模拟，揭示了微梁横截面翘曲的非对称分布特征，然而现有考虑剪切变形的理论模型无法描述这种非对称翘曲变形．针对这一问题，首先，将分子完全吸附简化为作用于微梁表面的均匀分布表面应力，通过3D有限元模拟获得翘曲零点分布规律．然后，利用平面弹性理论的半逆解法，在变形后的...
含孔金属网/纤维增强层板拉伸性能和失效模式研究————作者：陈泰聪;盛冬发;虎积元;李子恒;俞红全;
摘要：通过对304不锈钢丝网/碳纤维混杂复合材料(Stainless Steel Wire Mesh/Carbon Fiber Reinforced Polymer,SSWM/CFRP)层板的拉伸试验和数值仿真模拟，探究了不同孔径单孔试件和不同圆孔排布双孔试件的剩余强度和失效模式，采用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术和扫描电子显微镜(Scanning El...
航空复合材料结构制造缺陷超声检测研究进展————作者：张振;许昊润;倪福鹏;徐海锋;杨伟东;李岩;
摘要：随着复合材料制造工艺的不断进步和民航对经济性要求的不断提高，轻质高强复合材料结构在航空航天领域的应用已从薄壁次承力结构逐步扩展到大厚度、变截面的主承力结构．这些复杂复合材料结构件的广泛应用对其制造可靠性验证提出了更高要求．然而，由于层状各向异性以及航空结构外形的复杂性，主承力复合材料结构制造过程中易出现分层、孔隙、纤维褶皱及树脂富集等缺陷，这些微观结构异常将显著劣化构件的宏观力学性能．超声检测技术...
基于改进的模态应变能和DBO-BP神经网络的结构损伤识别方法————作者：杨海军;马磊;徐永智;于聪;
摘要：损伤识别是结构健康监测的重要环节之一．为了进一步提高损伤识别效率和精度，提出了基于改进的模态应变能指标和DBO-BP (Dung Beetle Optimization-Back Propagation)神经网络的两阶段结构损伤识别方法．首先采用改进的归一化模态应变能损伤指标进行结构的损伤定位分析，然后以结构的平均单元模态应变能变化率为输入参数，损伤单元刚度折减系数为输出参数，利用最优拉丁超立方方...
基于自然单元法的极限下限分析————作者：王崴;赵丽;李睿智;张怡;任红萍;
摘要：自然单元法是一种基于自然邻近插值的无网格方法，其形函数构造简单，且易于施加本质边界条件．基于极限分析理论和降维思想，建立了用自然单元法进行二维理想弹塑性结构极限下限分析的整套求解算法．极限下限分析中的弹性应力场由自然单元法直接求出，利用自然单元法弹塑性迭代的结果得到自平衡应力基矢量并构造出所需的自平衡应力场．极限下限问题被转化为一系列数学规划子问题，并采用复合形法直接求解．数值算例结果表明，将自然...
Green-Lindsay广义热弹性波通过偶应力三明治固体的传播————作者：王长达;周洋;
摘要：在急速传热等极端条件下，需要建立考虑有限热传播速度的非Fourier热传导模型，其中包含了双曲型热传导方程．本文基于修正偶应力弹性理论和Green-Lindsay广义热弹性理论，得到热力耦合理论的控制方程和四种色散波（CP波、CT波、SV波和SS波）．采用波函数法，完好界面条件包含面力、位移、面力偶、微旋转、温度变化和热流，入射波确定后，反射透射波通过有限厚度三明治结构的振幅比可以通过相应线性代数...
微通道中单泡运动机理的研究————作者：郭天祥;莫成龙;产文强;陈柔;严微微;
摘要：气泡是微反应器效率和质量的重要影响因素．因此，了解微通道中气泡输运机理可以为微反应器的设计提供指导．而气泡运动是一种典型的气泡输运现象，本研究以计算流体力学为基础，通过系统参数化研究单泡运动特性，分析结果得到气泡的运动规律，从而揭示气泡运动机理．研究发现当气泡初始不附着壁面时，单泡运动轨迹是多样的，但气泡最终达到平衡位置（即离壁面的距离为一定值）．并且，该平衡位置与气泡直径、驱动速度以及溶液的物化...
基于有限元的剪切拉伸试样几何优化研究————作者：邓亮;毛轩;娄思源;
摘要：剪切断裂模型是用于描述金属断裂行为的重要工具，而剪切拉伸试验则是校准其参数的关键基础试验．然而，现有剪切拉伸试验在剪切应力状态下获得的最大应变较小，难以满足大应变条件下的稳定剪切状态．本文利用LS-DYNA软件进行有限元分析，对四种不同的剪切拉伸试样进行模拟，验证其本构模型和边界条件的可行性．参考GB/T 34487-2017中的剪切拉伸试样图，设计了一种新型剪切拉伸试样．该设计在保证不发生断裂的...
单层悬空石墨烯表面摩擦的载荷依赖性————作者：张红卫;屈进峰;张景楠;
摘要：近年来，纳米摩擦学领域高度关注石墨烯及其相关二维材料的摩擦问题，并在理论研究、实验探索和计算模拟等方面取得了重要进展．由于纳观尺度摩擦过程极为复杂，相关摩擦机理仍未完全明晰，因此需从原子层次深入探究其摩擦机制、揭示摩擦规律．本文采用分子动力学模拟方法，对悬空的单层石墨烯表面上金刚石探针的滑动摩擦过程进行研究．探究法向载荷对摩擦行为的影响，分析摩擦力与实际接触面积的依赖关系．结果表明，摩擦力与法向载...
基于汽车低频减振降噪的局域共振声子晶体设计与分析————作者：王昕玥;李成;郭丽敏;陈振宇;
摘要：低频振动与噪声大小是评价汽车舒适性的重要指标．本文针对汽车板件的低频振动与控制问题，提出了一种基于局域共振机理的板型二维声子晶体模型．采用有限元方法确定了该声子晶体的带隙范围，分析了声子晶体带隙产生的机理．然后计算了声子晶体板的传输特性曲线，同时对比了振动位移图．结果表明：在62.48～74.16 Hz频率范围该结构出现完全带隙；基体板与圆柱振子在特定频率内存在耦合作用，导致其在该频率范围内形成带...
基于机器学习的海底地质封存CO2快速泄漏评估————作者：张海滨;卢迪;王永昌;高凤溥;宋学行;孙楠楠;
摘要：鉴于我国东部沿海地区碳排放量高且陆上封存容量有限的现状，CO2海底地质封存具有显著的应用潜力．尽管海底地质封存过程中CO2泄漏的风险极低，但准确评估快速泄漏情景下的海水中CO2扩散规律对于确保封存安全至关重要．本研究基于典型海洋环境数据，采用Volume of Fluid （VOF）模型模拟CO2气泡动态特性，...
层合梁分层界面非线性振声模型与定位方法————作者：杨宇宸;李秋实;季敏聪;邱玲;
摘要：层合梁由于其增强刚度和强度的特性，被广泛应用于工程结构中．然而，分层作为一种不可见损伤常出现于层合梁制造与服役过程中．因此，精确定位层合梁分层对于保障结构完整性至关重要．尽管现有线性界面振动模型可表征为由张开型分层引发的分层区域线性界面力缺失，却无法刻画振声激励下呼吸型分层的张开-闭合接触行为．针对此问题，本研究提出了一种新型界面非线性振声模型，将界面力作为多频谐波激励源分布于分层界面，从而产生边...
时间尺度上近似Hamilton系统的近似Noether对称性————作者：李彦敏;金世欣;
摘要：本文利用时间尺度上Noether对称性理论，讨论时间尺度上近似Hamilton系统的近似Noether定理．首先，给出时间尺度上近似Hamilton系统的Hamilton原理，建立了时间尺度上近似Hamilton正则方程．其次，得到时间尺度上近似Hamilton系统的Noether等式，建立时间尺度上近似Noether对称性与近似守恒量之间的联系，得到时间尺度上近似Hamilton系统的近似Noe...
黏性摩擦和线密度对蠕虫型系统运动的影响————作者：姜子望;张会文;
摘要：针对连续的蠕虫型系统的运动，本文研究了摩擦系数和线密度对该系统运动的影响．首先，以描述蠕虫型系统运动的动力学模型和准静态模型为基础，采用方应变波的驱动方式，得出了两者在一个完整周期内的平均速度．然后，通过比较这两个平均速度，发现在较小的摩擦或较大的线密度情况下，动力学模型不能简化为准静态模型．接着，基于平均速度相对误差的准则，本文给出了不能忽略这些参数对系统运动影响的条件．最后，通过一个数值算例，...
分数阶黏弹性地基上非贯穿裂纹板的自由振动————作者：王刚;魏培君;周小利;张骏;
摘要：本文研究了分数阶黏弹性地基上非贯穿裂纹板的自由振动问题．首先，引入分数阶导数，建立分数阶黏弹性地基模型．接着针对四边简支板研究含贯穿裂纹情形的自由振动问题，在此基础上将贯穿裂纹推广到非贯穿裂纹．基于能量释放率和应力强度因子的关系得到两种情况下裂纹引起的附加转角，并进一步导出两种情况下裂纹等效扭转弹簧的柔度系数．最终，根据边界条件得到复固有频率．通过具体算例，讨论了黏弹性地基的分数阶系数、黏性系数以...
裂隙花岗岩力学特性试验及破坏条件理论模型————作者：黄勇钧;李世文;刘先林;邵羽;翁剑;任中俊;吕玺琳;
摘要：花岗岩内部常含初始裂隙，导致其强度特性受裂纹扩展影响较大．当前的岩石强度理论尚未考虑裂纹扩展，难以有效反映裂隙花岗岩的强度和破坏特性．针对完整和裂隙花岗岩开展了单/三轴压缩试验和巴西劈裂试验，研究了拉伸及压缩条件下的强度与破坏特性，探讨了围压和裂隙倾角（裂隙与横断面夹角）对花岗岩刚度、强度及破坏模式的影响规律，并提出一种能反映裂纹扩展的岩石强度计算方法．根据完整花岗岩发生Ⅱ型裂纹摩擦滑移、裂隙花岗...
环境压力和间隙对T2/Q235爆炸焊接影响的数值模拟————作者：缪广红;朱志强;刘波;董继蕾;陈龙;魏正梅;吴伟达;
摘要：为研究环境压力和间隙对T2/Q235爆炸焊接复合质量的影响，本文采用Ansys软件对T2/Q235爆炸焊接过程进行三维数值模拟．采用光滑粒子流体动力学(Smooth Particle Hydrodynamics-Finite Element Method, SPHFEM)耦合算法与任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)算法，分析不同环境压力和间隙...
