人湿桡骨干的冲击压缩实验研究

目的　探讨人湿桡骨密质骨在不同应变率下的力学性能及其分布规律、对应变率的相关性和本构关系。方法　用分离式hopkinson压杆技术 (SHPB)对人湿桡骨密质骨进行了应变率分别在 ε =0 .6× 10 3 s-1和 ε =1.2× 10 3 s-1条件下的冲击压缩试验。结果　桡骨在高应变率下的力学性能随其轴向位置变化 ,呈现出中部强两端弱的分布 ,且非对称。桡骨的极限强度和压缩模量随应变率的提高而增大 ,在高应变率段尤为显著 ,而且表现出非线性粘弹性的力学行为。结论　在冲击压缩力下 ,桡骨的两端 ,尤其是远端容易骨折 ,并与时间有关。     

人密质骨力－电电位与应变关系的实验研究

通过骨悬臂梁弯曲实验，测量人离体湿密质骨受力后产生的应变和力－电电位，得到了它们之间初步的定量关系，并对此进行探讨。结果表明：人密质骨力－电电位与应变间具一定相关关系，在生理变形范围内，骨的力－电电位随应变增大而呈非线性增加，且骨的力－电电位大小的分布与骨受力作用后的应力大小分布一致。     

泡沫铝压缩试验及等效仿真模型研究

为了研究泡沫铝结构在直升机耐坠性设计中的应用效果,本文基于万能材料试验机和霍普金森压杆分别对两种相对密度的闭孔泡沫铝在准静态（0.001/s）和高应变率下（500/s、1 000/s）的力学性能进行了测试;然后,建立了可反映应变率效应的泡沫铝等效有限元模型;最后,将泡沫铝等效模型应用于直升机驾驶舱耐坠性的仿真中,分析了置入不同密度泡沫铝等效模型后直升机受到的冲击和变形情况.结果表明：泡沫铝的平台应力以及质量比吸能随相对密度、应变率的增加而增加,但密实化应变则相反;泡沫铝等效有限元模型与实验结果曲线保持一致,模型准确性较高;此外,通过置入两种密度的泡沫铝材料,驾驶舱地板的最大变形量分别减少了28%和73%,机身部件的承载压力平均减少了28%和42%,高密度泡沫铝承载能力更强,效果更好.     

基于沥青混合料细观结构的劈裂试验数值模拟

为了分析非均质性对沥青混合料劈裂试验的影响,文章基于沥青混合料CT扫描图像,利用数字图像处理技术获取细观几何结构信息,结合推进波前法(Advancing Front Technique,AFT)网格剖分技术生成沥青混合料细观网格模型,进一步进行材料属性定义、边界条件约束和加载来模拟劈裂试验过程。从时间和空间角度剖析了沥青混合料细观结构的应力应变分布规律,研究结果表明:随着加载时间的增加,水平应力应变、竖向应力应变和剪切应力应变均以不同的速率逐渐增加,竖向应力应变大于水平应力应变,剪切应力应变最小;整体上,应力应变在竖向两端处最大,中心位置处次之,水平两端处最小;竖向两端处和中心位置最容易出现裂缝。     

纵向冲击下高速列车车体承载极限数值模拟

进行了高速列车车体6005A-T6、6082A-T6铝合金的静态拉伸和动态压缩试验,识别了0.001~2 500 s-1应变率范围内2种铝合金的材料应变率效应,建立了对应的Johnson-Cook本构模型;构建了高速列车典型车辆的显式动力分析模型,完成了刚性墙冲击车体过程仿真,研究了车钩稳态载荷、冲击速度、加载方式对车体承载极限的影响;分析了高速列车一号车和二号车车体在冲击载荷下的变形演化,通过应力变化临界点确定了车体的承载极限,并对列车在更高能量配置模式下的车体承载性能进行了验证。研究结果表明:在0.001~2 500 s-1应变率范围内,6005A-T6和6082A-T6铝合金应变率敏感系数分别为2.9×10-3和8.5×10-3,应变率效应不明显;纵向动态冲击载荷下,应变率强化对铝合金车体结构承载力影响不明显,惯性效应是其承载能力高于静态极限的主要原因;纵向冲击载荷从车钩位置传递时,一号车和二号车车体的动态承载力水平显著高于车体许用静态压缩载荷;冲击载荷下的车体结构承载力可为高速列车碰撞各界面能量分布问题中吸能元件平台力取值提供上界;可适当考虑提高车体许用压缩载荷以扩大列车端部吸能部件力学参数设计域,以满足更苛刻需求下的列车被动安全性能。      

冲击诱发材料相变及本构模型

从OTC统计模型出发,利用修正的B-P方程给出了冲击条件下应变率、应变、应力、马氏体相变率、马氏体相变组分等物理量之间的耦合关系。其中将冲击过程看为绝热过程,并且在非超高压（≤20GPa）条件下将此过程看为无熵增过程,因此用塑性功函数代替了温度函数。作为实例对304奥氏体不锈钢的冲击相变做了一维分析并得到了与实验一致的结果。     

汽车荷载作用下空心板桥空间动力冲击效应

根据空心板桥结构特点,运用梁壳组合模型和铰接梁模型模拟空心板桥,考虑桥面不平顺影响,建立三维车桥耦合振动模型分析空心板桥动力特性,研究不同车速、行车道位置及路面状况对空心板桥冲击系数的影响,并将理论值与实测值进行对比.研究结果表明：空心板桥动力特性梁壳组合模型与实测值更接近;车速在12～16 m/s时,空心板桥位移冲击系数随速度有明显共振节拍,随着路面不平顺恶化,速度节拍影响不明显;位移冲击系数与应变冲击系数并不完全一致,跨中位移冲击系数略大于应变冲击系数,1/4位置应变冲击系数略大于位移冲击系数;实测与数值模拟的空心板桥冲击系数均满足现行规范要求.     

预应力混凝土轨枕静态应变试验研究

以ＤＴ－１型预应力混凝土轨道枕静态应变试验和裂缝观测的基础，通过对试验数据在最小二乘意义下的曲线拟合处理，可以确定轨枕在某一使用状态时混凝土应变、钢丝应变和中性轴位置等力学参数，对轨枕控制截面的力学性能进行了分析。     

骨结合率对种植体-骨界面应力分布的影响

目的　研究正常功能负荷下 ,骨结合率对骨界面应力分布的影响。方法　采用三维有限元法分析比较骨结合率分别为 10 0 %、75 %、5 0 %和 2 5 %时 ,骨界面应力分布状况及种植体位移。结果　随骨结合率升高 ,骨界面平均应力降低 ,最大应力值减小 ,种植体颈周密质骨应力集中程度降低 ,稳定性增强。结论　从生物力学观点看 ,骨结合率大于 5 0 %的种植体 骨界面更为安全 ,适宜的种植体 骨界面的结合率不应低于 5 0 %。     

基于模态应变能变异指标的斜拉桥模型损伤识别研究

基于动力测试采用模态应变能变化率方法对一座独塔斜拉桥模型进行了损伤识别实用性研究,识别过程基于动力模态分析,激励方式包括车辆激励、环境激励和冲击激励.从识别得到的各阶试验模态的模态应变能变异指标的计算结果可知:在合适的激励条件下,模态应变能指标可以识别梁式结构主梁的损伤位置和大小关系;激励的充分条件会影响模态应变能指标的识别效果,冲击激励产生的激励较充分,因而损伤识别的效果最好;各阶试验模态包含的损伤信息完备程度不同,建议综合多阶模态应变能变异指标的计算结果进行损伤识别.     

强度等级对混凝土动态抗压特性的影响分析

混凝土的动态与静态力学特性有很大的不同.为了明确混凝土在动态荷载作用下的抗压特性,以及强度等级对其动态抗压特性的影响,通过试验得出各等级混凝土在高应变速率下的力学性能相较于静态时力学性能的变化,为建立动态作用下的混凝土力学本构关系打下基础.     

高强钢丝编织格栅网面内拉伸性能的数值分析

采用高强钢丝编织的格栅网在边坡浅层地质灾害和军事工程防护领域均有着广泛的应用.由于影响格栅网面内力学性能的参数较多，精细化的数值分析可为优化格栅网的制备工艺充分发挥其力学性能提供依据.为此，基于ANSYS Mechanical模块，在格栅网力学性能理论研究基础上，考虑钢丝材料的非线性应力强化效应、格栅网几何构造形成的各向异性以及连接节点处编织工艺造成的接触和状态非线性等因素，开展了格栅网面内拉伸力学性能的非线性数值分析.结果表明：数值计算与试验获得的格栅网应力应变变化趋势基本一致；与试验结果相比，数值计算获得的格栅网等效弹性模型（刚度）在Y方向误差为10.6%,X方向误差为18.5%；数值计算获得的格栅网极限应力应变在Y方向误差分别为10.0%和12.8%，在X方向误差分别为0.7%和18.3%.     

人股骨生物力学特性的三维有限元分析

目的　了解股骨头颈部的力学分布以对临床股骨颈骨折治疗进行指导。方法　应用大型有限元分析软件ABAQUS建立人体股骨的三维有限元仿真模型 ,对该模型进行各种分析。结果　载荷的传导主要通过压力骨小梁和股骨距由股骨颈区传至股骨干的中下 1 /3处 ;当外界暴力作用时 ,应力主要集中在股骨上段 ,即股骨颈中下段和大小转子处及其之间。结论　股骨颈处的压力骨小梁和股骨距是重要的承载结构 ,内固定物的放置应循压力骨小梁方向尽量紧贴股骨距钻入 ;外展肌力的收缩对髋关节有一定的保护作用。     

Research on Damage in Trabecular Bone of the Healthy Human Acetabulum at Small Strains Using Nonlinear Micro-finite Element Analysis

The mechanical properties of the pelvic trabecular bone have been studied at the continuum level. However, nothing is known about the tissue-level damage in the trabecular bone of the healthy human acetabulum at apparent small strains characteristic of habitual. By a DAWING 4000 A supercomputer, nonlinear micro-finite element （μFE） analysis was performed to quantify tissue-level damage accumulation in trabecular bone at small strains. The data indicate that damage in trabecular bone commence at 0.2% apparent strain. The findings imply that tissue yielding can initiate at very low strains in the trabecular bone of the healthy acetabulum and that this local failure has negative consequences on the apparent mechanical properties of trabecular bone.     

一年龄期内超高泵送SCC力学性能时变研究

为揭示施工龄期内超高层建筑泵送自密实混凝土（SCC）轴心抗压强度、弹性模量以及劈裂抗拉强度等力学性能的时变规律，提供超高层建筑施工阶段力学性能分析的基础依据，依托某一超400 m高层建筑泵送SCC制作了120个试件，包括96个圆柱体件和24个立方体试件，并对其进行了不同时间龄期的力学性能测试，获取了超高层建筑泵送SCC的应力-应变曲线，提出了各力学性能指标时变及关系计算公式. 研究结果表明:超高层建筑泵送SCC在免振条件下具有良好的密实性；随着龄期的增长，超高层建筑泵送SCC的峰值应力增大，且其峰值应变显著大于普通混凝土的；早期14 d内为各项性能增长的关键阶段，弹性模量在90 d后趋于稳定，而轴心抗压强度和劈裂抗拉强度在28 d后仍有大幅增长；龄期T ≤ 60 d时，超高层建筑泵送SCC的轴压刚度随龄期增长呈增大趋势，而相对韧性则呈减小趋势，龄期T > 60 d时，二者均变化较小趋于稳定；超高层建筑泵送SCC强度的提高能增快早期性能的发展，且能增大轴压刚度和相对韧性；提出的各力学性能指标时变计算公式能为超高层建筑泵送SCC的力学性能预测与评估提供可靠依据.      

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.      

钢-混凝土组合简支箱梁剪力滞效应分析

对于钢－混凝土组合箱梁，根据组合冀板微元的变形协调和平衡条件，建立横截面翼板法向应力微分方程。在两端简支的边界条件下采用分离变量法求解偏微分方程，得到用级数表示的应力解，然后根据剪力滞系的定义即可得到组合箱梁冀板的剪力滞系数。通过算例验证了该方法具有收敛较快、计算精度高等特点，且只需简单的计算不可得到较满意的结果。     

基于GFRP-OFBG筋的桥梁缆索索力测量技术研究

基于内嵌光纤Bragg光栅传感器的光纤光栅．玻璃纤维增强塑料复合筋（GFRP—OFBG筋）,研究了GFRP-OFBG筋自身的应变和温度传感特性,研究结果表明,GFRP—OFBG智能筋具有优异的线性传感性能,筋中光栅测量的应变极限达12000με以上,波长变化达14nm;对于用GFRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝而得到的GFRP-OFBG智能钢绞线,进行了应变传感、温度敏感和钒绞线松弛试验,试验结果表明,GFRP—OFBG智能钢绞线具有优异的线性传感性能和较低的应力松弛率,并可实现钢绞线受载全过程监测,绞线中光栅测量应变极限为11568．2με,光栅波长变化为15．966nm;对直接增加GFRP—OFBG筋制成的光纤光栅平行钢丝智能索和直接增加GFRP-OFBG智能钢绞线得到的光纤光栅平行钢绞线智能索,进行荷载传感试验,试验结果表明,智能索的感知线性度和重复性都比较好,并可监测70％以上公称破断索力。智能索工程应用案例表明,GFRP—OFBG筋智能拉索在实际工程中很容易得到车辆荷载下的响应曲线。     

有缝隙颗粒堆积体中应力传递规律的实验研究

散体颗粒堆积体在自然界和实际工程应用中普遍存在,具有许多复杂奇异的特性,如应力链、崩塌、非线性波等.对有缝隙颗粒堆积体进行焦散线实验研究,与无缝隙情形进行对比分析,发现:缝隙的存在对应力的传递有较强的阻碍作用,使颗粒堆内部应力的传递范围明显缩小,其分布满足六次多项式规律,而不是无缝隙情形的抛物线规律;有缝隙颗粒堆内部的应力分布符合高斯分布函数,各层应力的最大值是无缝隙情形的2～3倍.