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关键词： 动刚度   黏弹性隔振器   多自由度   测试方法   锤击法  

摘要： 针对标准黏弹性隔振器多自由度动刚度间接测试方法操作复杂、效率较低的问题,基于锤击法原理,提出了一种改进的动刚度测试方法。首先,通过动力学建模分析证明,改进方法所得结果与标准测试方法一致,能够满足多自由度动刚度测试需求;其次,以某结构硅油-橡胶耦联隔振器为测试样件,在0~320 Hz频率范围内分别开展垂向动刚度测试和水平/转动解耦测试,并与其橡胶主簧实验结果进行对比分析;最后,通过测得的频响函数计算垂向、水平和转动动刚度,以及水平和转动自由度之间的耦合动刚度。结果表明,在不同自由度下,该耦联隔振器中硅油呈现出不同的刚度和阻尼动态特性。垂向低频时以阻尼特性为主导,耦联隔振器具有良好的抑制共振作用;随着频率的升高,硅油的弹性特性逐渐增强,而阻尼特性减弱,频率在196.8 Hz以后,耦联隔振器的阻尼几乎完全由橡胶主簧提供;在水平方向,硅油亦表现出较明显的阻尼特性,而在转动方向则主要体现为弹性特性。所提出的测试方法操作简便、结果可靠,具有重要的工程应用价值。

关键词： 啮合刚度   齿顶剥落   势能法   直齿轮   有限元法  

摘要： 齿顶剥落是齿轮常见故障类型之一,它的发生会改变齿轮啮合刚度,进而影响到齿轮传动的动态特性。基于平面断裂假设,断裂面与齿面的交线实际是一条曲线,但在以往的研究中常将其简化为直线,这种简化会导致啮合刚度的估算误差。同时在啮合刚度计算中忽略了接触齿宽变化对齿基刚度的影响。针对以上不足,在合理简化的基础上采用解析几何法建立了外齿轮齿顶剥落的失效模型,并推导出断裂曲线方程。采用势能法建立了故障齿轮的改进啮合刚度模型,并通过有限元法进行验证。之后分析了故障三种不同扩展模式对啮合刚度的影响。结果发现,在故障啮合区本文方法与有限元法所得结果仍具有良好的一致性。与故障点在齿宽和渐开线上比较,故障点在齿顶位置的变化对断裂面与齿面交线的形状影响最大。故障沿齿高和齿宽方向扩展对啮合刚度的影响通常大于故障沿齿厚方向扩展的影响。

关键词： 温度应变敏感   因果机器学习   力反馈   温度补偿  

摘要： 机器人辅助血管介入中,导丝力感知易受温度应变交叉敏感性及血流引起的热扰动、漂移影响,导致温度补偿与远端力估计偏差,从而削弱术中反馈的可信度与操作安全性。针对该问题,本研究构建基于因果机器学习的双光纤布拉格光栅补偿框架,将热–流–固耦合导丝多物理模型与结构因果推断融合。显式分离热效应与机械效应,结合反事实推理与自适应参数更新抑制不同血流条件下的非线性干扰,降低远端的力反馈误差,提高在动态环境下的稳定性。体外实验在接近真实生理环境不同流速下验证:温度补偿平均绝对误差较双FBG方法降低超过50%,远端力估计误差最高降低70%。结果表明,该框架可在动态血流环境中提供更稳定、可重复的力反馈,有助于医生更准确判断导丝与血管壁接触状态、降低过大接触力相关风险,从而提升机器人介入操作的可靠性与一致性。

关键词： 伊犁   单根力学特性   根土复合体   抗剪强度   植被覆盖率   含根量  

摘要： [目的]研究伊犁谷地黄土滑坡区优势草本植物根系力学特性及其根土复合体力学强度,为伊犁地区滑坡植被护坡与灾害防治提供依据。[方法]以伊犁谷地加朗普特滑坡为研究区,结合野外植被调查与室内试验,开展黄花棘豆、线叶嵩草、冷地早熟禾与天蓝苜蓿4种优势草本植物的单根拉伸试验,并对线叶嵩草根土复合体进行不同植被覆盖率(含根量梯度)条件下的直剪试验,以揭示根系力学特征及其对根土复合体抗剪性能的影响规律。[结果]单根拉伸试验结果表明:4种植物的单根抗拉力排序为冷地早熟禾>天蓝苜蓿≈黄花棘豆>线叶嵩草;4种植物的单根抗拉强度排序为冷地早熟禾>线叶嵩草>天蓝苜蓿>黄花棘豆,4种植物根径与单根抗拉力呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关;直接剪切试验表明,线叶嵩草根土复合体抗剪强度随植被覆盖率增加呈先增后减趋势,在植被覆盖率为50%(对应含根量6.71 mg/cm3)时达到峰值,黏聚力最大提升328.74%。[结论]优势草本植物根系的力学特征以及其对根土复合体力学性能的增强机制,确定了最优植被覆盖率,为伊犁谷地黄土滑坡区的生态护坡与灾害防治提供了理论依据与实践指导。

关键词： 数字适应力   消费潜力   消费规模   消费结构   银发经济  

摘要： 数字化浪潮席卷全球,极大释放了内需潜力,成为推动经济增长的关键力量。然而老年群体因数字适应力较低,在融入数字化生活时面临诸多障碍,其消费潜力尚未充分挖掘与释放,这在一定程度上制约了内需的释放空间。基于2020年中国老年社会追踪调查数据,构建老年人数字适应力指标,深入剖析数字适应力对老年人消费潜力的影响。研究发现,数字适应力对老年人消费潜力具有显著的正向影响。数字适应力有效提振了老年人的消费水平,同时改善了老年人的消费结构,推动其从基础型消费模式向发展型消费模式转变。调节效应分析发现,数字适应力对低收入老年人消费水平的提振作用更为明显,有助于缩小不同收入层次老年人之间的消费差距。异质性分析结果表明,老年人数字适应能力对消费潜力的促进作用在高龄、不健康和居住在农村地区老年人中更为明显,能够提升弱势群体的消费水平。此外,网络社交能力和网络支付能力作为消费数字化的入门能力,对老年人消费水平的释放效应最大,是老年人开启数字化消费的重要突破口。研究结果对于充分释放老年人消费潜力,推动银发经济的发展和进一步扩大内需具有重要的理论和实践意义。

关键词： 页岩   应力敏感性   时间效应   流体矿化度   储层损害  

摘要： 页岩油气开发过程中,大规模水力压裂形成的裂缝网络使储层表现出显著的应力敏感性,流体矿化度、离子组成以及流体的加载时间可能会使储层应力敏感行为复杂化,从而影响增产改造效果与油气井稳产。选取渤海湾盆地N区古近系沙河街组四段上亚段纯上段—沙河街组三段下亚段咸化湖相页岩,开展了裂缝页岩岩样应力敏感评价实验,系统分析了有效应力、流体矿化度和加载时间三因素耦合对渗透率的影响机制。结果表明:裂缝渗透率随有效应力的增加呈两段式衰减且衰减速率越来越慢,在3~25MPa应力区间,渗透率衰减速率快且流体矿化度影响显著,地层水渗透率要高于次地层水和蒸馏水的渗透率,其中从5 MPa加载至15 MPa过程中,蒸馏水出口端流体浊度和电导率增幅均高于次地层水,且在10 MPa和15 MPa应力点时,蒸馏水渗透率要高于次地层水渗透率;在>25~40 MPa应力区间,裂缝渗透率衰减速率减缓,此时3种流体渗透率趋于一致;恒定有效应力下,渗透率变化率随着加载时间延长而逐渐减小,且随着有效应力增大加载时间对渗透率的影响逐渐降低。入井流体优选要考虑有效应力作用下渗透率的时间效应,低应力下建议使用高矿化度返排液配制流体降低应力敏感性,高应力下建议选用高强度支撑剂防止裂缝闭合且可以合理利用低矿化度流体溶盐扩缝作用改善渗流通道,从而保障压裂改造的长期有效性。研究为湖相页岩储层高效开发与入井流体优化提供了重要的理论依据与实践指导。

关键词： 多年生稻   再生稻   团聚体   土壤有机碳   地下碳输入  

摘要： 江汉平原是我国南方水稻主产区, 长期稻作连作与高频耕作导致土壤团聚体结构退化, 削弱了有机碳的物理保护, 加速了其矿化流失, 进而制约了土壤肥力的持续提升与农田固碳潜力的发挥。探讨不同种植模式下多年生稻对土壤团聚体稳定性和土壤有机碳的影响, 可为优化江汉平原农田耕作管理措施和土壤固碳减排提供理论依据。本研究于2024年在湖北省荆州市开展大田试验, 采用裂区试验设计, 主区为2种“一种两收”种植模式(常规和刈割模式), 裂区为4个水稻品种[多年生稻品种‘云大25’ (PR25)和‘云大109’ (PR109), 本地再生稻品种‘丰两优香1号’ (FLY)和‘野香优油丝’ (YXY)]。通过测定表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤团聚体组分和有机碳含量, 分析不同种植模式与种植水稻品种条件下土壤团聚体稳定性、地下碳输入与有机碳含量间的关系。结果表明, 与种植本地再生稻(FLY和YXY)相比, 刈割模式下种植多年生稻‘PR109’的表层和亚表层土壤>2 mm团聚体有机碳含量显著提升20.99%~142.50%, >2 mm团聚体质量分数增加7.03%~22.90%, 土壤有机碳含量显著提高22.00%~124.63%, 团聚体平均质量直径显著提高5.05%~17.10%, 土壤可蚀性因子则显著降低。常规模式下, 种植PR109的亚表层土壤对各土壤指标的影响总体高于表层土壤。两种种植模式下, 种植多年生稻(PR25和PR109)的地下碳输入比种植本地再生稻(FLY和YXY)提高33.84%~80.49%; 在表层土壤中, 土壤有机碳含量与地下碳输入呈极显著正相关(P<0.01), 说明地下碳输入的增加有助于表层土壤有机碳的积累。此外, 土壤团聚体稳定性指标(团聚体平均质量直径和团聚体几何平均直径)与土壤可蚀性因子呈极显著负相关, 表明团聚体结构对土壤抗侵蚀能力具有重要调控作用。综上, 相较于种植本低再生稻, 种植多年生稻PR109能够显著提升土壤团聚体稳定性和土壤有机碳含量, 同时结合刈割模式能进一步提升水土保持和固碳效益。

关键词： 残余应力   ZL114A   应力框   变形   铸造仿真  

摘要： 目的 为探明大型复杂铝铸件铸造过程变形、开裂产生原因和影响机理,以典型应力框为研究对象,建立应力框凝固冷却过程三维仿真模型,采用凝固测温试验和基于华铸CAE的参数反求方法,获取准确的ZL114A砂型差压铸造过程热物性参数组合,并基于此,分析凝固冷却过程应力与变形的形成规律。方法 采用ZL114A应力框差压铸造工艺试验,获得铸件典型位置凝固降温曲线;基于华铸CAE仿真软件和正交试验设计,反求获取铸件、铸型和界面换热系数等热物性参数;模拟分析应力框凝固冷却过程应力和变形的形成机理。结果 应力框1细杆等效应力沿Y轴方向分布不均,粗杆等效应力沿X轴正向逐步递减;对比粗/细杆中心截面不同厚度XX方向的应力大小,细杆最高,粗杆1/4厚次之,粗杆中心最小;应力框1各个方向的位移中,X方向位移最大,主要分布于靠近横梁1的位置,Z方向位移最小,其平均值不超过0.5mm。结论 对比应力框1典型位置尺寸的试验和仿真结果,两者相对误差不超过10%,证实构建的铸件凝固冷却过程仿真模型的可靠性,为大尺寸复杂铝铸件制造过程应力变形场演化分析提供理论技术支撑。

关键词： 能量桩   径向应力   荷载传递   循环温度   力学响应  

摘要： 能量桩在长期运行中面临复杂的温度-荷载耦合循环作用,然而现有的传统荷载传递法往往忽略了桩体径向热膨胀对侧阻力的关键影响。为弥补这一理论空白,旨在建立一个能够精确描述循环温度作用下,考虑径向应力和变形影响的能量桩热力响应的计算框架。首先,基于圆孔扩张理论,推导了考虑土体弹塑性屈服特性的桩-土界面径向热应力解析解;其次,建立了径向应力增量与极限侧摩阻力的关系,并引入曼辛法则(Masing Rule)构建了能够反映循环荷载下刚度衰减的非线性荷载传递模型;最后,通过室内模型试验及现场试验数据对该方法进行了验证。研究结果表明:该计算框架有较好的计算精度,针对算例4中的现场试验,与各测点实测的温度应力、力学应力、热力耦合应力的平均相对误差为25.3%、24.6%、23.7%,最大径向热致应变的相对误差为7%,可有效反映能量桩在实际运行中的主要工作特征。土体的初始应力状态和温度场分布对土体径向应力的应力分布具有主要影响作用,具体表现为:土体径向应力随径向距离呈现“陡升-缓降-趋稳”的分布特点;能量桩径向应力随土体剪切刚度增加而增加、随温度循环次数增加呈现持续衰减的趋势。该考虑桩-土界面径向应力平衡的能量桩热力响应分析框架,为竖向荷载下能量桩的优化设计提供了理论参考。

关键词： 纤维增强复合材料筋   海水海砂混凝土   粘结性能   破坏模式  

摘要： 为解决沿海地区河砂资源短缺及钢筋锈蚀问题,该文通过中心拔出试验系统研究了预应力玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋和玻璃纤维-钢复合(GSFCB)筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的粘结性能。试验共设计24组试件,变量包括预应力水平、筋材直径、锚固长度、筋材类型以及混凝土类型,重点分析了各变量对粘结强度、粘结-滑移曲线及破坏模式的影响规律,并建立了适用于预应力GFRP筋的粘结应力-滑移本构模型。结果表明:GFRP筋试件主要发生拔出破坏,GSFCB筋试件则因界面粘结强度过高而多发生脆性筋材断裂或混凝土劈裂破坏;预应力水平对粘结性能具有显著的双重影响,与无预应力试件相比,0.3倍极限抗拉强度预应力使粘结强度降低42.1%~64.0%,而0.6倍预应力时粘结强度提高3.8%~17.4%;粘结强度随锚固长度的增加而降低,5倍直径锚固时较7倍直径时平均高出15%~25%,随筋材直径的增大而减小,8 mm直径筋的粘结强度较12 mm筋平均高出32%~45%;采用海水海砂替代普通混凝土显著提高了粘结强度,SWSSC试件7 d龄期粘结强度较普通混凝土提高28%~33%,28 d龄期仍保持11%~14%的优势,GSFCB筋的粘结强度显著高于GFRP筋,在5倍、7倍和9倍直径锚固长度下分别高出122.3%、87.7%和65.7%。基于试验数据建立的分段式粘结-滑移本构模型与试验曲线吻合良好,可为预应力FRP筋SWSSC结构的非线性分析与设计提供理论依据。