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关键词： 磁流变弹性体   负刚度   非线性系统   谐波平衡法   隔振  

摘要： 针对现有准零刚度隔振器存在的非线性瓶颈、参数失配及扰动敏感性问题,提出一种基于磁流变弹性体(MRE)的可调谐负刚度元件(TNSC),通过理论与实验研究其力学特性及调控机制。静力学模型揭示了MRE部件与TNSC的刚度调控关系;准静态测试表征了负刚度可调特性,0~3 A励磁电流下线性负刚度系数从-2.32降至-5.80 N/mm(调节2.5倍),非线性系数从0.081增至0.175 N/mm3(调节2.2倍)。将TNSC与正刚度弹簧并联构建隔振系统,实现高静刚度与可调低动刚度的协同。无量纲理论分析表明,MRE部件的刚度增加将导致隔振系统的共振频率向低频移动、阻尼增加导致共振峰衰减、激励幅值增大引起峰值频率左移、非线性将诱发幅频响应曲线跳跃现象。扫频实验验证了动力学响应规律,电流增大(0.1g激励)时,下跳和上跳频率分别左移0.3和0.6 Hz,共振峰值降低42%和36%;激励增至0.15g时,下跳频率右移约0.6 Hz。该TNSC实现了磁流变器件“增电流降刚度”的反常调控效果,其预压设计赋予半主动器件主动输出能力,为准零刚度隔振系统实现“恒值准零”和“按需准零”的智能调控提供支撑。

关键词： 曲线匝道桥   有限元分析   匝道梁   导梁体系   支架   力学特性   稳定性  

摘要： 针对曲线匝道钢箱梁桥后顶式顶推施工过程中常出现的稳定问题,依托清水桥枢纽匝道桥钢箱梁工程项目,首先,采用MIDAS CIVIL建立了曲线匝道梁-导梁-支架系统的有限元模型,并结合现场顶推过程的匝道桥顶推力、梁中应力、轴线偏移等监测数据验证了该模型的有效性。其次,基于该模型分析了曲线匝道桥钢箱梁顶推过程中四种典型顶推状态的力学特性,并验证了后顶式顶推方案的安全性和可行性;进一步地,对潜在的轴线偏移、支点脱空、顶推不同步三种主要风险因素进行分析,并针对性地提出了整体稳定控制措施。结果表明,基于后顶式顶推过程中四个典型顶推工况下的匝道梁、导梁体系及支架的应力和变形均符合施工要求;匝道桥顶推系统的整体稳定性系数与轴线偏移量及顶推不同率呈负相关关系;在三种典型风险因素中,支点脱空为最不利因素,其中边支点脱空不利影响最为显著;此外,振动与静态偏差耦合会进一步降低系统的稳定性,本文提出的三因素稳定性控制措施能有效解决曲线匝道桥钢箱梁后顶式顶推过程中的整体稳定性难题。研究为曲线钢箱梁后顶式顶推施工提供了“验证-预警-控制”三位一体的闭环风险预警与控制方法。

关键词： eVTOL   动力微电网   电网稳定性   小信号分析   大信号分析   安全边界评估  

摘要： eVTOL电动力总成直流微电网是分布式动力能量流的重要载体。在复杂多源扰动下,直流微电网运行的稳定性是制约eVTOL动力系统适航安全的关键问题。本文依据典型eVTOL的飞行任务与性能表现,探究了eVTOL电动力总成直流微电网的安全性边界。本研究基于大信号与小信号分析,建立了eVTOL动力微电网小信号模型,推导了系统输出阻抗与输入导纳;基于混合势函数理论构建系统大信号模型,推导了Lyapunov能量函数及其稳定判据;分析了负载功率、电压平台等级对系统稳定性的影响。研究结果表明:负载功率增大将降低系统稳定裕度;增大母线电容或提高系统电压可有效提升系统稳定域;所构建的大信号稳定判据能够表征系统在负载大范围扰动下的稳定边界,可为eVTOL直流微电网的系统安全性设计提供理论依据。

关键词： 应力~应变关系   安全评估   小圆柱试样   半解析模型   服役材料  

摘要： 材料的应力~应变关系是开展结构安全性、可靠性评估的重要基础数据。本文基于等效能量原理建立了一种小圆柱试样材料本构参数、几何参数和变形之间的弹塑性半解析关系,借助有限元分析方式确定了4个模型常数并验证了模型的有效性,进而发展了一种借助小圆柱试样压缩试验获取金属材料拉伸应力~应变关系的新方法。对P92和30Cr两种材料制造的小圆柱试样开展了压缩试验,采用新方法获取的拉伸应力~应变曲线与传统圆棒试样拉伸试验获取结果具有良好的一致性。最后,采用小圆柱压缩试验成功获取了6年服役螺栓原材料的拉伸应力~应变关系,为螺栓材料性能退化分析提供了重要支撑。

关键词： 湖泊生态系统稳定性   稳定性指数   浮游植物群落   湖泊结构和功能  

摘要： 湖泊生态系统稳定性是评估其健康状态的关键指标。针对现有评估方法存在的环境还原度不足与数据依赖性过强等问题,本研究基于Pararov等提出的生态系统稳定性评估框架基础上,结合湖泊生态特征,遴选代表性指标,构建基于结构与功能双维度的湖泊生态系统稳定性指数,旨在从结构和功能两个视角量化并比较浅水湖泊的稳定性差异。整合洪泽湖和骆马湖2016—2021年逐月及2022—2023年季度浮游植物、浮游动物生物量以及气象水质数据,结合太湖2016—2023年逐月监测数据,定量评估了我国东部三个典型湖泊的结构稳定性与功能稳定性。研究结果表明:(1)2020年以来,三个湖泊综合结构稳定性指数由0.567±0.02下降至0.437±0.04,而综合功能稳定性指数则维持稳定,表明湖泊生态系统功能稳定性整体优于结构稳定性;(2)三湖对比显示,太湖的生态系统稳定性显著高于洪泽湖和骆马湖;(3)相关性分析揭示,气象、水质及水文要素与洪泽湖、骆马湖结构及功能稳定性的关联特征高度一致,但与太湖的相关性呈现相反趋势。其中水质要素中的氮、磷指标与三湖泊结构和功能稳定性相关性最强。本研究的双维度稳定性指数为湖泊生态系统稳定性动态监测与评估提供了新视角与量化方法,有助于识别浅水湖泊结构和功能维度的差异特征,并为未来在湖泊健康评价和生态修复中引入稳定性维度提供参考。

关键词： 固体火箭发动机   内弹道   燃烧稳定性   燃面退移   PEF方法  

摘要： 在固体火箭发动机装药设计中考虑燃烧稳定性验算,可提高设计水平。提出了一种基于燃面退移的固体火箭发动机内弹道及燃烧稳定性快速预示方案。以前翼柱型装药发动机作为研究对象,采用PEF方法模拟燃面退移过程,逐时序获取工作过程中的燃面形状和内部空腔,实现了内弹道性能和燃烧稳定性预示,单次计算耗时在20 min内。结果表明:该预示方案可有效应用于发动机初步设计阶段;在方案实施时,推荐网格最大单元尺寸为等效肉厚的0.1倍,可使计算误差小于2%,并兼顾计算效率。

关键词： 公路隧道   软弱围岩   DEM-FEM   稳定性   应力变形演化  

摘要： 为深入揭示软弱围岩隧道开挖失稳机理并提升其稳定性评价精度,依托萍莲高速莲花隧道工程,采用离散元法(DEM)与有限元法(FEM)耦合方法,建立二维模型并校准参数,分析隧道开挖过程中围岩应力分布、变形规律及颗粒接触力演化特征。结果表明:开挖初期围岩应力快速释放,引发胶结体显著破坏和位移增加;围岩位移经历“快速集中—扩展外延—渐趋稳定”的三阶段演化,形成以隧道为中心的位移梯度带;围岩应力初期集中后逐渐向深部扩散转移,最终趋于动态平衡,呈现时空渐进性;不同位置颗粒接触力分布具有明显各向异性,且其幅值与空间分布格局随开挖进程动态演化。通过精细化参数校准分析,提出基于DEM-FEM耦合的软弱围岩隧道稳定性评价方法,为类似工程的安全施工和优化设计提供依据。

关键词： 多中段协同开采   数值模拟   三步骤回采   稳定性分析  

摘要： 为解决多中段协调开采中资源回采效率与采场稳定性的矛盾,以某地下铁矿为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法,系统探究了两种工况下多中段协同开采对周边矿岩及已充填采场的作用规律。研究表明:工况Ⅰ-300 m与-625 m中段协同开采下,因垂直间隔合理,上下中段间交互扰动较小;工况Ⅱ-625 m与-525 m中段协同开采中,留设合理开采步距后对整体稳定性的影响较弱,但局部潜在风险需通过强化充填体质量控制予以规避。本研究深化了对多中段开采扰动效应的认知,为同类矿山的开采设计优化与灾害防控提供了新的方案支撑。

关键词： 机场工程   基坑弃土   固化剂   土质改良   掺入比   回填   压实度   龄期   含水率   经济性  

摘要： 依托某机场工程,对天津滨海地区埋深18 m以上基坑各土层分别掺入石灰、水泥、ZY固化剂后土样进行试验,测定不同掺入比7 d龄期压实度0.90、0.93、0.96石灰土和不同掺入比7、28 d龄期水泥土样和ZY固化剂土样的无侧限抗压强度。从改良土样无侧限抗压强度的角度比较石灰、水泥、ZY固化剂的固化效果,总结和验证掺入比、压实度、龄期、土料含水率等因素对改良土样无侧限抗压强度的影响规律,为天津滨海地区埋深18 m以上土层弃土采用不同固化剂改良后,用于场地抬高回填、道路回填等的设计和施工提供依据。

关键词： 安全工程   LLZO基固态电解质   元素掺杂   粒径   电极材料   热稳定性  

摘要： 借助C600微量热仪和差示扫描量热仪研究了石榴石型氧化物固态电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)、Li6.5La3Zr1.5Nb0.5O12(LLZNO)、不同粒径Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO300 nm、LLZTO500 nm、LLZTO5 μm)在烧结前后的热稳定性以及惰性环境下电解质/满电态电极体系的热稳定性。通过对反应热特性参数的比较,发现固态电解质的加入使满电态电极的起始反应温度提前。结果表明:Nb和Ta元素掺杂对LLZO基固态电解质的结构有一定的稳定作用,但同时Nb和Ta元素掺杂对满电态电极热稳定性影响较大,Nb元素掺杂提高了LLZO基固态电解质与正极的热稳定性;Nb和Ta元素掺杂降低了LLZO基固态电解质与石墨负极的热稳定性,但一定程度上提高了与硅碳负极和金属锂的热稳定性;对比三种粒径LLZTO电解质,LLZTO5 μm/电极的热稳定性较差。结合热流曲线和多种表征技术,分析了电解质/电极体系在升温过程中可能的热反应机理。