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一种等效的数值模型以及一种适用于增强型蜂窝复合材料的现成设计方法,用于船舶碰撞防护装置
Jiefu Liu|Kangpei Meng|Ziping Lei|Feng Gao|Hao Di|Chengxing Yang中南大学极端流动与能源前沿科学中心,中国湖南长沙部分内容摘要问题描述随着全球船舶与桥梁碰撞事故的逐渐增加,对高性能桥墩防撞装置的需求变得越来越迫切(见图1)。由于其较高的比能量吸收能力和成熟的制造工艺,金属六角蜂窝结构在工程碰撞安全防护领域得到了广泛应用。与钢制护舷板或复合材料缓冲系统等主流方案相比,基于铝蜂窝结构的防撞装置具有明显优势。MAT_126模型的改进在固体等效模型方面,LS-DYNA提供了两种可选模型MAT_26和MAT_126用于蜂窝能量吸收材料的模拟[
来源:COMPOSITE STRUCTURES
时间:2025-10-11
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考虑壳-土剪切传递效应的新奥法隧道结构力学模型:基于现场数据与理论分析的混合方法研究
隧道结构模型与力学框架研究聚焦于新奥法(NATM)隧道顶部导洞的力学行为,采用圆柱壳理论建立结构模型。隧道衬砌被视为薄壳结构,厚度h远小于半径R,即h≪R。模型基于虚功率原理构建,同时考虑内部应力功率和外部荷载功率的平衡。外部荷载包括地压Gp和地剪切力Gs,两者通过剪切激活系数ks,p关联,即Gs=ks,pGp。虚速度场假设为仅含径向和环向分量的二维场,忽略轴向变形,从而简化了控制方程的推导。内力与外部荷载的微分关系通过虚功率原理的数学处理,得到环向轴力nφ和弯矩mz的微分方程。环向轴力满足方程:nφ(φ) + d²nφ(φ)/dφ² = -R dGs(φ)/dφ - R Gp(φ)弯矩方程则
来源:COMPOSITE STRUCTURES
时间:2025-10-11
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集成气流几何结构的能量主动式窗户在提升热舒适性与节能潜力中的创新研究
研究亮点最佳备选方案:基于回风温度与热梯度(ΔT)的性能分析模拟结果(图9a与9b)对比了所有几何配置(圆形、方形和三角形)的回风温度及进出风温差(ΔT = Tof − Tif)。其中,方形棒配置SA2(在出风槽内以0.1 m间距布置三根方棒)表现出最优的热性能,回风温度达39.04 °C,ΔT为16.04 °C,略优于三角形(TA2)和圆形(CA2)配置。这些设计通过增强湍流混合、延长空气滞留时间,显著提升了热交换效率。结论本研究通过将圆形、方形和三角形棒状元件集成至能量主动式窗户(EAW)的内部气流通道中,系统评估了其对能效与热舒适的提升效果。结果显示,方形棒配置(尤其是出风槽内间距0.1
来源:ENERGY AND BUILDINGS
时间:2025-10-11
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三维二阶超弹性Serendipity虚拟单元法:静动态分析创新与应用
在工程和生物医学领域,如软体机器人、弹性体和生物组织等应用中,超弹性材料的精确力学行为模拟至关重要。传统有限元法(FEM)在处理大变形时易出现网格畸变,导致精度下降或数值不稳定。虽然无网格方法如光滑粒子流体动力学(SPH)可缓解此问题,但自身也存在数值不稳定性。虚拟单元法(VEM)作为FEM的现代推广,允许使用任意多面体网格,在保持优异数值稳定性的同时提供网格设计的极大灵活性。然而,现有三维VEM大多基于一阶格式(k=1),在精度和收敛速度方面存在局限,特别是对于不可压缩问题或弯曲主导问题。二阶VEM虽能显著提升精度,但需引入面矩和体矩作为额外自由度,大幅增加计算成本和实现复杂度。为突破这一瓶
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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二维弹性体与Timoshenko梁混合维耦合分析:一种新型计算方法的提出与应用
在工程结构分析中,飞机机身、桥梁等大型结构往往同时包含需要精细建模的复杂三维区域和表现为梁、板等简化行为的细长部件。若对整个结构进行全三维有限元分析,计算成本将极其高昂。如何将高维模型与低维模型有效耦合,构建既保证关键区域精度又显著提升计算效率的混合维模型,成为计算力学领域的一个重要挑战。特别是涉及弯曲波传播的动态问题,由于二维/三维弹性固体与一维梁模型在控制方程、自由度类型和色散特性上存在本质差异,其耦合设计尤为困难。发表在《COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING》上的这项研究,正是为了攻克这一难题。本研究主要采用了理论分析
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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基于Dirichlet类边界条件的代表性体积单元微观解精度提升方法研究
在计算材料科学和工程力学领域,准确预测复合材料的宏观力学行为一直是个核心挑战。传统方法依赖于在代表性体积单元(RVE)上进行微观尺度计算,然后将结果均质化以获得宏观性能。其中,边界条件的选择对计算结果的准确性起着决定性作用。虽然周期性边界条件(PBC)被公认为能提供最精确的结果,但其在实际应用中存在明显局限:需要生成周期性网格,计算成本高昂,且在处理非周期性微结构时优势不再明显。相比之下,Dirichlet类边界条件,特别是均匀应变边界条件(USBC),因其实现简单、计算效率高而备受青睐。然而,一个长期存在的痛点在于:对于含有刚性夹杂物的复合材料,USBC的计算结果往往精度不足,尤其是在预测局
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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基于梯度增强高斯预测器的拉伸型超弹性电机械本构建模方法及其层次结构发现研究
在软体机器人和智能材料迅猛发展的今天,电活性聚合物(EAPs)因其独特的电致变形能力而备受关注。这类材料通常由夹在两个柔性导电电极层之间的软介电层构成,能够在电刺激下产生大幅形变,从而实现仿生驱动、人机交互等先进功能。然而,要充分发挥这些材料的潜力,研究人员面临着巨大挑战:一方面,为了获得更优异的性能,材料体系正朝着复杂复合材料方向发展,如层压板和包含物结构;另一方面,这些材料表现出高度非线性的力学响应,传统基于预定义框架的本构模型难以准确捕捉其复杂行为。随着材料复杂度的不断提升,传统的模型拟合技术——通过将实验数据直接拟合到现有框架进行均质化——已无法维持足够的精度。在这种背景下,越来越多的
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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基于格林函数快速多极子法的异质材料微力学场高效计算新方法
在材料科学与工程领域,精确预测异质材料(如复合材料、多晶金属等)在外部载荷下的微观应力应变场,对于理解材料性能、设计新型材料至关重要。传统的数值方法,如基于快速傅里叶变换(FFT)的均匀化方法,虽然在处理周期性微结构和边界条件时表现出色,但其对规则网格的依赖限制了其在复杂几何形状(如弯曲界面、裂纹)和非周期性边界条件问题中的应用。此外,尽管自洽聚类方法允许更灵活的离散化,但其计算效率较低,难以处理大规模问题。因此,开发一种既能灵活离散计算域、又能高效处理非周期边界条件的数值方法,成为计算力学领域一个亟待解决的问题。在此背景下,发表于《Computer Methods in Applied Me
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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考虑稳定性的柔性翼型气动驱动拓扑优化方法研究
在航空工业领域,飞机机翼的设计始终面临着轻量化与结构稳定性的双重挑战。传统的翼型结构优化多集中于刚度最大化,却忽视了在复杂气动载荷作用下可能发生的屈曲失稳问题。研究表明,仅以刚度为目标优化的翼型结构在真实飞行条件下会出现不稳定现象,甚至发生屈曲失效。这一问题的根源在于拓扑优化产生的细长构件在受压时稳定性不足。尽管已有研究通过计算流体动力学(CFD)和固体各向同性材料惩罚(SIMP)方法优化了翼肋和翼型内部结构,但稳定性约束始终未被系统性地纳入优化框架。为此,来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学创新结构与材料中心的研究团队在《COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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一种非迭代方法,用于基于可靠性的拓扑优化,适用于具有不确定但有限参数的静态和动态问题
在实际工程设计中,面对不确定但有界(Uncertain-But-Bounded, UBB)参数的结构优化问题,非概率可靠性拓扑优化(Non-Probabilistic Reliability-Based Topology Optimization, NRBTO)方法成为一种重要工具。传统拓扑优化(Topology Optimization, TO)主要关注结构性能的优化,但在设计过程中往往忽略不确定性因素。随着工程系统复杂性的增加,不确定性在材料属性、载荷条件等方面不可避免,其对系统性能的影响可能非常显著,导致设计结果不可靠。为了解决这一问题,RBTO(可靠性拓扑优化)和NRBTO方法被提出,
来源:COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
时间:2025-10-11
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混凝土套筒加固钢筋混凝土柱侧向强度研究:设计方法与性能验证
Highlight混凝土套筒加固RC柱的侧向强度分析Flexural strength of jacketed columns柱子抗弯强度计算需遵循以下基本原则[45]:截面平衡条件必须满足;混凝土与非预应力钢筋的应变应与中性轴距离成正比;混凝土极限压应变取0.003。Scope当前针对RC柱混凝土套筒的设计施工指南较为缺乏。为量化套筒对抗弯和抗剪强度的贡献,本研究将加固柱(J)与原始柱(O)及整体现浇柱(Mo)进行实验对比。需注意Mo柱仅使用单一混凝土类型。Measured-to-nominal flexural strength ratios通过对比表3、表4中受弯控制型加固柱的实测抗弯强
来源:Journal of Building Engineering
时间:2025-10-11
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沉浸式旅游演艺中游客情感同步的生成机制与忠诚度影响研究——基于互动仪式链理论的混合方法探索
在当代旅游体验升级的背景下,游客不再满足于走马观花式的观光,而是追求更具互动性和情感深度的沉浸式体验。旅游演艺(TPA)作为文化旅游的重要形式,通过艺术表演与地方文化的深度融合,为游客创造独特的集体参与空间。中国TPA市场发展迅猛,2023年全国演出场馆已达15.07万个,观演人次超过8000万,票房收入达166.36亿元。然而令人困惑的是,尽管TPA在吸引游客方面取得显著成功,但对其情感影响机制的研究却相对匮乏,特别是集体情绪如何形成及其后续影响尚未得到系统探讨。现有研究多聚焦于个体情绪,而忽视了集体维度的情感现象。事实上,在TPA、节庆活动等群体仪式中,游客常会体验到一种情感同步状态——感
来源:JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
时间:2025-10-11
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导电柔性工具的区域约束电化学浮动加工新方法及其在碳化硅超精密制造中的应用
Highlight双极调控电化学浮动加工机理提出的加工方法采用柔性导电工具,在流体动力和工具变形漂浮的自适应控制下实现非接触加工。工具在浸没于研磨液的碳化硅工件附近旋转。旋转产生的流体动力与外部负载力平衡,柔性工具的变形和后退维持了工具与工件间稳定的流体薄膜,从而实现稳定加工。电化学浮动加工系统的实验装置实验使用如图4(a)所示的电化学浮动加工(EC-FM)系统进行。一个由肖氏硬度50-70的导电橡胶制成的柔性导电工具安装在高转速气动主轴上。该导电橡胶填充了炭黑,其导电性低于金属和石墨材料。与金属电极不同,炭黑不会发生阳极溶解。仅在正电压下会发生轻微的表面氧化,这不会影响工具的导电性能。EC-
来源:JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
时间:2025-10-11
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综述:激光-超声振动复合辅助加工在先进难加工材料中的应用:技术、机理与挑战
分类系统特性与应用装备激光-超声振动复合辅助加工(LUVAM)技术根据辅助加工方式可分为三类:激光-超声振动复合能场辅助车削(LUVHA-T)、激光-超声振动复合能场辅助铣削(LUVHA-M)以及激光-超声振动复合能场辅助磨削(LUVHA-G)。这些系统核心在于将激光热源与超声振动装置集成于传统机床,通过精确控制激光参数(如功率、光斑尺寸)与超声参数(如频率、振幅),实现对加工区域的局部热软化与力学状态调制。系统配置需解决能量场协同控制、刀具-工件相对运动轨迹优化等关键问题,为后续多物理场耦合分析奠定装备基础。多物理场分布与相互作用机理在LUVAM过程中,能量转换与传递机制极为复杂,涉及激光能
来源:JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
时间:2025-10-11
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增材制造剪切增稠流体增强模具在汽化箔片驱动成形中的创新分析与性能优化
在传统金属板料成形领域,制造几何形状复杂的零件通常需要依赖专用的刚性模具,如冲头和凹模,这些模具通常从实心材料机械加工而成,专为特定零件设计定制。这种传统方法使得模具制造过程既耗时又成本高昂。虽然在大规模生产中,由于成本可分摊到大量相同零件上,这些高成本尚可接受,但对于小批量或单件生产,模具成本分摊到每个零件上仍然很高,成为显著缺点。近年来,研究努力集中在通过降低制造和材料成本来减少模具费用,同时提高模具灵活性,以便用同一模具系统制造不同设计的零件。增材制造(Additive Manufacturing, AM)工艺可以减少模具的材料使用量,例如通过粉末床熔融结合拓扑优化来减少弯曲模具所需的固
来源:JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
时间:2025-10-11
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基于丝材填充与改良套筒的无减薄高力学性能铆接式搅拌摩擦点焊技术研究
Highlights•通过夹持器侧壁进行丝材侧向送丝(paraxial feeding),在材料抵达上板表面前即被工具接触并切断,实现了精确的填充控制与高效的材料利用。•改良套筒的梯形凹槽如同机械“铲斗”,显著增强垂直方向材料流动(vertical material flow)与混合效果,提升剪切应变与产热,促进剧烈塑性变形(severe plastic deformation)。•与传统RFSSW相比,采用改良套筒的W-RFSSW接头强度从8015±2438 N提升至13106±143 N,增幅达63.5%,钩状缺陷(hook)角度从59°增大至117°,有效缓解应力集中。•该方法为材料缺损
来源:JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
时间:2025-10-11
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虚拟治理对价值共创与创新绩效的影响研究:多元治理机制的协同效应
章节亮点价值共创价值共创(Value co-creation)指企业与合作伙伴通过资源能力整合、互动协作产生新价值(如创意生成与解决方案落地)的过程。随着竞争合作动态演变,企业间传统边界模糊化,买方-供应商间的价值共创已成为竞争优势的重要来源。虚拟治理与价值共创虚拟治理(Virtual governance, VG)作为一种通过信息技术实现的新兴治理机制,主要通过三种途径影响价值共创。第一,VG为合作伙伴互动提供便利。通过信息技术连接和协调伙伴间的交换活动,VG使合作伙伴突破时空限制,随时随地参与价值共创(Kim & Mahoney, 2006)。合作伙伴可以有效互动...样本与数据鉴
来源:INDUSTRIAL MARKETING MANAGEMENT
时间:2025-10-11
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智慧城市创新中半临时性项目网络的行动者角色概念化及其对创新的影响
随着全球城市化进程加速,智慧城市创新已成为应对气候变化、人口增长等社会重大挑战的关键策略。智慧城市项目通过信息通信技术(ICT)实现城市管理创新,但其复杂性远超传统基础设施项目——不仅需要整合先进ICT技术,还涉及政府、企业、民间组织和公民等多方主体的协同合作。这种多主体网络合作虽然潜力巨大,但角色分工、治理机制和创新动态仍缺乏系统理解,特别是行动者如何通过角色适配推动创新尚未得到充分探讨。为此,研究人员在《INTERNATIONAL JOURNAL OF PROJECT MANAGEMENT》发表论文,基于巴西两个智慧城市项目的案例研究,深入分析了行动者角色在组织项目网络和推动创新中的作用。
来源:INTERNATIONAL JOURNAL OF PROJECT MANAGEMENT
时间:2025-10-11
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深度学习辅助Micro-CT融合方法:考虑几何分散的高保真编织复合材料RVE建模与力学性能分析
Highlight本研究亮点在于建立了深度学习驱动的微计算机断层扫描(Micro-CT)图像处理流程,为参数化有限元(FE)建模开辟了新途径。该建模策略在保持高保真度的同时显著提升了计算效率。主要结论本研究建立了基于深度学习的Micro-CT图像关键几何信息提取工作流,为参数化有限元(FE)建模提供了直接路径。所提出的建模策略在保持高模型保真度的同时显著提高了计算效率。主要结论如下:1.通过整合循环生成对抗网络(CycleGAN)和YOLOv8,实现了对低质量Micro-CT图像的高效二值化和实例分割。结合所提出的统计均值重建方法,成功构建了具有高几何保真度的编织复合材料代表性体积单元(RVE
来源:Composites Communications
时间:2025-10-11
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智慧旅游时代老年游客数字鸿沟的形成机制:多重身份、技术认知与可供性的协同作用
研究亮点首先,老年游客数字鸿沟的形成由三个构成因素(多重身份与角色、旅游技术认知和旅游技术可供性)共同介导。旅行前和旅行中的多重身份与角色为数字鸿沟的形成创造了情境条件,降低了技术服务需求。旅行前阶段形成的消极旅游技术认知奠定了数字鸿沟的概念基础,而旅行中对技术可供性的理性判断则构成了判断基础。这三个因素共同驱动了数字鸿沟困境的循环。结论与讨论本研究从老年游客视角阐明了数字鸿沟的生成机制。首先,老年游客数字鸿沟是通过多重身份与角色(情境)、旅游技术认知(认知)和旅游技术可供性判断(理性判断)的协同作用动态生成的。这些动态导致老年人陷入旅游技术低采纳度、依赖中介以及问题解决能力弱化的困境。
来源:Journal of Hospitality and Tourism Management
时间:2025-10-11