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本论文从微观角度建模和仿真高密度下人群中个体的运动和受力，研究行人个体之间存在的压缩和变形，是非理想状态下的建模。本微观模型允许人们的身体在物理上更密切地接触，展示这种由于挤压力导致的人体一定的变形和压缩，及这种弹性变形与流动特点的互为影响关系，力求避免该类事故的一再发生。研究表明正是这种压缩和变形才导致了力在拥挤人群的传播和积聚，从而引发事故，目前很多的仿真软件不能揭示之所以在密度过大时容易失败，重要原因就之一是没有考虑人的受力，尤其是在高密度时力在人群中的传播。     

考虑同伴群动态交流分组的行人仿真模型研究

朋友、家人等社会群体结伴出行的同伴群在行人流中常占有较高比例.由于交流需求,同伴群趋于肩并肩行走以横向成排或接近浅V型的形态前进.在现有研究中,基于社会力的同伴群行人微观仿真模型对这一现象的描述最符合实际.本文观测发现,随着人流密度的增加或同伴群成员数量增多,同伴群通常动态呈现前后分组、横向成排空间形态,这是每个同伴群成员为寻求一个合适的行走位置,对满足交流需求和降低前进阻力权衡决策后呈现的自组织现象.本文提出动态交流分组模型对同伴群成员个体决策机理进行刻画,在此基础上,通过仿真实验分析同伴群对行人流动力学特性产生的影响.仿真研究结果表明,模型较好重现了同伴群随密度和人数增加的动态分组现象;同伴群的存在会降低行人流速度,但其影响强度随人流密度的增加而减弱;同伴群动态交流分组模型的引入会提升仿真行人流的通行效率,使之更加接近真实行人流的运动特性.     

Numerical simulation of rock fracturing under uniaxial compression using virtual internal bond model

A multi-scale virtual internal bond (VIB) model for the isotropic materials has been recently proposed to describe the material deformation and fracturing. During the simulation process of material fracturing using VIB, the fracture criterion is directly built into the constitutive formulation of the material using the cohesive force law. Enlightened by the similarity of the damage constitutive model of rock under uniaxial compression and the cohesive force law of VIB, a VIB density function of rock under uniaxial compression is suggested. The elastic modulus tensor is formulated on the basis of the density function. Thus the complete deformation process of rock under the uniaxial compression is simulated.     

压缩工况下针数和针的分布对胫骨骨折外固定器稳定性的影响

目的　揭示胫骨中段横型骨折时不同针数和针分布对胫骨 外固定器系统稳定性的影响。方法　以人尸体干燥胫骨中部横型骨折行单臂外固定为实验模型。选用胫骨 18根 ,分 6组 ,每组分别在 2根钉和 3根钉情况下 ,于骨折端及钉骨界面附近粘贴电阻应变片 ;按照钉于骨折端两侧均匀、靠近及远离骨折端分布三种模型 ,在轴向压缩工况下 ,用电测法观测各模型在不同等级加载条件下骨表面的应变及骨外固定器系统的轴向位移。结果　①压缩工况下 ,钉均匀分布时 ,节点位移和剪切力是同一钉数模型下最小的 ;② 6钉分布时外固定器的刚度较大。结论　应用单侧外固定器治疗胫骨骨折时 ,应采用 4钉均匀分布 ,条件许可时采用 6钉均匀分布。     

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吸取社会力模型中行人运动受到社会力支配的思想,综合考虑行人之间的相互影响,建立了面向大型铁路客运枢纽环境的乘客行为仿真模型.针对人群集散时行人之间的差异性,依据目标驱动力及行人与行人或障碍物之间的心理排斥力、挤压力、摩擦力,动态改变行人的运动方向和速度.引入行人防止穿透决策规则,消除行人重叠现象.采取目标点局部极小化原则,设置辅助目标点,解决行人与环境之间动态避碰和绕行问题.以北京南站高架层为仿真对象,针对不同客流到达率对行人集散的影响进行计算机仿真并加以分析,从而对模型进行校核检验,表明该模型具有合理性和有效性.     

拱脚变位对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

结合内蒙某实际桥梁参数,利用有限元软件建立了考虑土与波纹钢板相互作用的二维平面应变模型,通过对模型施加强制位移,计算分析了10种不同拱脚变位工况下结构的受力和变形的变化规律.拱脚发生水平位移时对结构受力性能的影响比拱脚发生竖向沉降时大,拱脚水平位移造成结构位移增大,拱圈应力由受压转为受拉;拱脚不均匀沉降对结构的影响较均匀沉降大;特别是拱脚同时发生不对称的竖向和水平位移使结构位移显著增加,拱圈两侧拉压应力数值都明显增大.拱脚变位还会造成拱脚反力变化,特别是不均匀拱脚变位时会出现反力方向变号.尽管覆土波纹钢板拱桥变形适应能力较强,但在设计和施工中也应采取措施,避免和减小基础的变位.     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.      

考虑行人同步率的随机行走人群模型

为了研究行走人群协同性对结构人致振动的影响，基于考虑行人同步率的随机行走人群模型，对人群行走下人行天桥的竖向振动问题就行了分析. 首先通过行走人群随机性分析，提出了考虑行人同步率的随机行走人群集中模型和离散模型；其次在两类模型下考虑人-结构竖向耦合作用，建立了随机行走人群作用下结构竖向振动响应分析方法；最后对比分析了人行天桥在不同随机行走人群模型下的竖向加速度响应和动力特性参数的变化规律. 研究结果表明:两类模型行人行走下，人行天桥的1 s均方根加速度响应随人群密度的提高先增大后减小；人群密度超过0.2人/m2后，随机行走人群离散模型下的人行天桥1 s均方根加速度大于集中模型，且增大集中模型同步区行人间距有利于减小结构振动响应；随着人群密度的增大，人行天桥瞬时频率不断减小，瞬时阻尼比则先增大后减小，集中模型和离散模型下人行天桥瞬时阻尼比分别最大提高到6倍和7倍；考虑行人同步率的随机行走人群模型能准确反映人行天桥实际所受到的人群行走荷载作用，可为人行天桥人致振动响应分析与评估提供参考.      

基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析

弯曲倾倒变形本质是岩层所发生的弯曲流变变形，为了阐明其时效特点与力学特性，首先对反倾层状斜坡进行受力分析，将岩层某点的受力简化为自重应力与水平侧应力；其次在该受力条件下，进行了悬臂梁弯曲流变试验，将岩层悬臂式弯曲流变模型概化为4个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段. 基于上述的试验和分析，推导出悬臂梁弯曲流变的本构方程；并选取岩梁发生倾倒变形时极限位置处应变为0，对本构方程进行求解得出倾倒变形发育的极限深度；以悬臂梁倾倒折断时应变加速度等于稳态蠕变的上限加速度为求解条件，得出岩梁的倾倒折断深度.      

考虑从众效应和信息传递的行人疏散建模

行人疏散问题已引起学者们的广泛关注.通过对行人疏散动态行为特性进行研 究,制定相关应急疏散策略对人群进行有效地控制和疏导,是减少拥挤踩踏事故发生的 主要手段.本文从微观角度,运用启发式力学模型描述行人的运动行为,并且考虑视野条 件、建筑物规模及信息获取等因素对疏散行为的路径搜索和选择过程的影响,建立考虑 从众效应和信息传递过程的行人疏散仿真模型.仿真结果表明,从众行为能够从一定程度 上提高行人的疏散效率,在密集的人群中,盲目从众会导致局部拥堵现象发生.     

A method to analyze the voltage-actuation response of a pre-strained circular dielectric elastomer actuator model

Dielectric elastomers (DEs) are the polymers capable of inducing deformation under electrical stimulation. When subject to a voltage across its thickness, the material reduces in thickness and expands in area. This paper presents a new method to analyze deformation and stress distribution response of the dielectric elastomer actuator (DEA) model under different applied voltage. An equal-biaxial pre-strained circular actuator model was built. The Yeoh strain energy potential and the collocation method are used for describing the large strain actuation response and stress distribution. The study in this paper has shown that: the stress and the stretch distributions in the passive region of the DE actuator depend on the radial distance from the center at the calculation point of the passive region and the magnitude of the applied voltage; with the same excitation applied voltage, we can get a larger deformation actuation by choosing an appropriate pre-stretch ratio; the influence of the non-ideal material has seriously affected the actual deformation of the DE actuators. This analytical model has a reference potential for the design optimization of high performance DEA systems and the model-based control of the DEA robot.     

矮塔斜拉桥结构特征参数研究

以一座已建成的矮塔斜拉桥——山西太原汾河大桥为研究对象,利用Midas建立有限元分析计算模型,通过调整不同的结构参数,对矮塔斜拉桥的结构内力及变形的影响因素进行了分析,进而得出了该类桥型在不同支承条件、塔高及边主跨比的条件下,矮塔斜拉桥的索力、主梁内力及变形的变化情况。     

长大货车球形心盘稳定性分析

以DK17A型车为研究对象,基于接触方法及大变形有限元法分析了长大货车球形心盘在一定纵向力作用下的稳定性问题.仿真结果表明:当大底架没有上移时,即使施加很大的纵向力球形心盘也不会跳出,车辆能够安全运行.由于线路的不平顺和纵向冲击力的作用,易引起上心盘的上移,当防脱装置起作用时,上移量刚好为13.5 mm,此时防脱板销孔与销轴正好处于接触状态.通过仿真计算得出,当纵向力达到2 800 kN时防脱装置被完全破坏,心盘跳出,大底架与小底架分离,导致车辆脱轨.当纵向力小于2 750 kN时,由于有防脱装置的作用,球形心盘不会脱出.     

挤压性围岩隧道变形特征分析

乌鞘岭隧道是兰新线重点控制工程，是国内最长的单线铁路隧道。该隧道岭脊地段穿越四条区域性大断层，地应力高，围岩软弱、破碎，属挤压性围岩大变形隧道。隧道施工过程中，出现较为严重的支护变形、支护开裂、钢架扭曲，甚至变形侵限及坍塌事故。针对该隧道特点，开展以变形为主的施工监控量测，进行了变形分布规律、累计变形与最大变形速率的关系、变形与围岩条件的关系以及变形与施工方法的关系等综合分析。提出挤压性围岩隧道具有变形量大、变形速率高、变形持续时间长的变形特征。     

轨道交通行人流运动建模及仿真

轨道交通内部行人流运动规律及其基本特征与轨道交通建设与运营组织密切相关,随着我国轨道交通建设和运营规模的不断扩大,轨道交通内大规模、高密度行人流运动对轨道交通安全与组织是一个值得关注的重要课题,本文以现有的社会力模型为基础,对模型参数中的驱动力、吸引力和方向影响进行改进,在模型计算时引入矩形作用范围,提出避免过度重叠的...     

榕江航道整治工程的水沙数值模拟

针对榕江的水沙运动特点,结合工程河段的航道整治工程,建立了适合该区域的二维水沙数学模型,模拟该区域的水沙运动情况,并采用实测资料进行了模型验证,所得计算结果与实测资料比较吻合。证明模型能较好地模拟受潮汐影响河道的水流泥沙运动情况,可为河道的整治提供技术支持。     

基于有限元理论的行人流社会力仿真模型改进研究

社会力微观行人仿真模型能够体现行人真实运动情况,但其在模拟拥挤状态下的行人运动时存在失真及运算效率低的问题。为此引入有限元分析方法,从模型和算法两方面对社会力模型进行改进,提出基于有限元理论的方法与求解步骤。最后应用该方法对通道内双向行人交通流进行仿真模拟,验证其可行性。     

牙齿移动机制的实验研究

目的　通过模型测量和组织学观察 ,探讨牙齿移动发生的机制。方法　以犬的下颌第二前磨牙为实验对象 ,采用模型测量分析试验牙的移动情况 ;通过HE染色和改良三色染色进行组织学观察。结果　无前后邻牙及有无对牙合的试验牙 ,6周时向近中的移动量分别是 1.17mm、0 .6 9mm ;无远中有近中邻牙及有无对牙合的试验牙 ,6周时向远中的移动量分别是 0 .94mm、0 .5 4mm ;组织学观察显示各实验组的实验牙向移动方向侧的牙周组织结构无明显差异 ,向移动方向相反侧的固有牙槽骨表面均有不同程度的新生骨生成。结论　牙齿移动的量、方向与颌骨内应力的分布、越隔纤维存在与否及牙齿移动方向上的阻力有无均有密切的关系 ;牙槽骨改建的量与牙齿移动的量呈正相关     

压应力波作用下薄板弹性动力屈曲的数值解法

利用哈密顿原理和相邻平衡准则导出了薄板动力屈曲控制方程,根据能量关系推导了屈曲瞬间能量转换率守恒方程,进而得出了压缩波前屈曲变形的附加约束条件,由此得到了求解薄板动力屈曲问题的完备定解条件.利用差分方法求解了薄板的控制方程,解出了动力屈曲模态以及临界力参数和动力特征参数的值并对比分析了静、动力屈曲模态的差别.     

海相结构性软土的一维固结试验研究

在沿海地区的海相淤泥和淤泥质土上修筑高等级公路时,由于该类软土压缩沉降量大、排水固结缓慢、地基稳定性差．造成高等级公路建设中及建成后工程问题频繁出现。通过对某海相软土进行一维固结的试验研究,分析得出厦门沿海地区海相软土的固结沉降变形情况．可为相关工程提供一定的参考。