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1. chinaXiv:202304.01037 [pdf]
基于统计参数映射分析不同习惯落地模式跑者跑步过程中地面反力的差异
魏震; 王琳Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 比较不同足落地模式跑者地面反力(ground reaction force,GRF)特征值是否存在差异,并基于一维统计参数映射(statistical parametric mapping,SPM)探索不同足落地模式跑者足触地期间GRF-时间连续性数据的差异。研究纳入32名习惯后足落地跑者(rearfoot strike,RFS)和27名习惯非后足落地跑者(non-rearfoot strike,NRFS),跑者以12 km/h的速度在构建的橡胶跑道上进行跑步,Kistler测力台被用于采集跑步过程中GRF的数据。采用SPM分析不同足落地模式跑者足触地期间三维方向GRF-时间连续性数据的差异。GRF特征值方面,RFS跑者的垂直平均负荷率和触地时前-后方向GRF均显著大于NRFS跑者。SPM结果发现,相较于NRFS跑者,RFS跑者的GRF曲线在站立相前-后方向的5%～10%显著较大,内-外方向的4%～12%显著较小,垂直方向的0～3%显著较小,8%～14%显著较大。对比GRF特征值和SPM分析结果,发现通过特征值分析不足以代表足触地期间GRF-时间连续性数据的变化,应建立连续性假设检验了解跑步过程中的生物力学变化,进而更好为跑步损伤预防提供一定的指导。 |
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2. chinaXiv:202304.01038 [pdf]
徐异宁 ; 孙冬; 李蜀东; 顾耀东
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
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竞技游泳的动力学研究对游泳动作技术优化和运动表现提升具有重要意义,但一直以来受制于流体运动量化技术发展的限制。本研究旨在对流体力学视角下的竞技游泳动力学相关进展及发展历程进行系统梳理,深入探讨流体力学研究方法和技术进步对游泳动力学量化研究的贡献。该综述通过检索Web of Science、PubMed、Scopus、Google Scholar、中国知网(CNKI)等数据库,根据所检文献标题筛选相关文献,并对文献的出版信息、研究目的、方法、结果和结论进行提取、归纳、分析和总结。长久以来,游泳的流体力学分析受到流体运动量化技术和研究手段的制约,目前依然存在大量难以测量和预测的物理量。近年来,随着流体力学研究技术和设备的更新与发展,游泳推进的动力学机制已有多种假说被提出,包括升力和阻力机制假说、涡旋能量机制假说和轴向流(射流)机制假说。同时,泳者在游泳时所受到的各种作用力及作用力之间的相互作用也得到了更精确的量化。目前而言,游泳流体力学研究进展和人体运动生物力学研究前沿相比,仍有较大差距,两者结合深度依然不足。未来研究应聚焦流场可视化技术应用下的游泳流体力学量化分析,将流体力学研究前沿与人体运动生物力学实践相结合,科技助力泳者优化技术,提升运动表现。 |
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3. chinaXiv:202304.01039 [pdf]
张巧玲; 吴峰; 杨振东; 曹佳豪; 李国栋; 严悦
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 在输水工程中,由于地形、地质等因素的限制,分叉型结构管道得以广泛推广和应用,分叉结构输水管道泄漏是国内外学者非常关注的一个重要问题,而瞬变流法是目前高效、精确且快速的泄漏检测方法之一。基于此,本研究构建了含分叉结构输水管道的瞬变流模型,探究了影响阀门末端压力变化的因素。结果表明,压力曲线的差异性随分叉管长度的增加而增大; 压力曲线的衰减速率随阀门关闭时间的增加而变慢; 泄漏量对压力曲线变化周期影响不大,但随着泄漏量增大,压力曲线的面积积分变小; 泄漏位置不同,压力曲线在幅值处的形状不同,当泄漏位置位于管道上半段时,曲线在幅值处会凸起,当位于管道下半段时,曲线在幅值处会出现凹陷的趋势。 |
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4. chinaXiv:202304.01043 [pdf]
朱成秀; 随岁寒; 李成
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 考虑黏性流体在微管道内作层流运动,给出了黏性流体在微圆管中的速度分布方程。利用修正偶应力理论和Euler梁模型建立细长微管模型,根据虚功原理推导输流微管流-固耦合振动方程,应用微分变换法计算微管道系统的固有频率。通过与有限差分法求解结果对比,证明微分变换法具有较高的精度。随后,研究了流体黏性、微管材料内禀特征尺寸和预应力对固有频率的影响。最后,分析了流体临界流速与预应力的关系。数值结果表明:在流体平均速度相同的条件下,考虑流体黏性时微管各阶固有频率偏低,并且平均速度越大,这一趋势越明显。 |
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5. chinaXiv:202304.01056 [pdf]
霍志远; 王跃社; 苏敏文
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结果表明:弯管纵切面气固两相流场速度分布存在分离现象; 弯管的最大冲蚀速率随气相进口速度的增长呈指数关系,随颗粒质量流量的增长呈线性关系,随肋条数目的增长先减小后略微增大最后趋于稳定; 大弯径比弯管内部流场二次流强度小且肋条的存在使弯管的耐冲蚀性能得到一定的提升; 弯管冲蚀最严重区域发生在弯管沿流动方向偏转26°左右夹角的区域且呈现出V型冲蚀形貌,这种现象是由于弯管处独特的颗粒运动轨迹决定的; 在弯管沿流动方向60°～80°夹角范围内出现沟槽状冲蚀形貌,它是由于颗粒在弯管内的二次及多次碰撞。 |
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6. chinaXiv:202305.00004 [pdf]
史江; 江俊
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 在非线性结构的振动控制设计中结构模型的阶数不宜过高,为此,本研究以含局部非线性的悬臂梁为研究对象,开展影响POD降阶方法所得低阶模型精度的研究。着重分析了非线性强弱、降阶模型的阶数、POD模态获取源信号的激振类型、响应信号的采样频率和响应信号采样时长等因素对降阶模型响应预测精度的影响。结果表明:对于强非线性的局部非线性悬臂梁系统,POD方法同样适用; 在选取源信号的激振类型时,应避免选取脉冲激励信号; 响应的采样频率与时长不一定要选取过大。最后,提出了一种针对含有噪声信号应用POD方法的解决方案,可为工程应用提供有益的参考。 |
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7. chinaXiv:202305.00041 [pdf]
崔佳伟; ,车爱兰
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
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通过敏感性分析找出对特高压变电站主变压器随机地震动响应影响较大的参数,能够为抗震设计和后续的地震易损性分析提供借鉴和参考。本研究基于SAP2000对主变压器进行有限元模型构建与地震响应计算,分别以互信息法和偏秩相关法对参数进行了敏感性分析。结果表明:两种分析方法得到的参数敏感性排序相同,PGA是对特高压主变压器随机地震响应影响最大的参数,高压套管长度 H l 、高压套管密度 D c 、法兰截面等效刚度系数 F r 、本体重 B w 和输入方向也具有一定的影响,而其他的参数对于主变压器随机地震响应的影响较小。 |
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8. chinaXiv:202305.00049 [pdf]
肖飞鹏; 李寿科; 毛丹; 卢倍嵘; 李寿英
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 高层建筑风洞试验可靠性常基于多家机构的CAARC标准高层建筑风洞试验结果进行对比检验,然而其风洞试验结果的不确定性难以量化。本研究对D类地貌下缩尺比为1:400的CAARC标准高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,首先研究了风洞试验参考位置对试验结果的影响,结果表明测压试验的参考位置宜选择受湍流影响较小的模型上方风洞顶部; 其次,研究了采样次数对平均和极值风压系数的影响规律,为获得较稳定的极值风压系数,建议最小试验采样次数15次; 最后,利用试验结果与国内外多家研究机构的结果进行对比分析,验证了本研究风洞试验的可靠性,量化了试验结果的不确定性,结果表明本研究高层建筑风洞试验的风压系数建模不确定性偏差为0.98,变异系数为0.14。 |
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9. chinaXiv:202305.00050 [pdf]
基于改进Drucker-Prager准则的GFRP管约束高强混凝土短柱单轴压缩分析模型
王磊佳; 祝明桥; 董嘉睿Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 针对玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)管约束高强混凝土短柱的受力特点,及传统 Drucker-Prager(D-P)准则存在拉剪区偏大的问题,提出了一种改进的D-P型塑性约束高强混凝土短柱单轴压缩分析模型,其考虑GFRP管约束效应相关的混凝土硬化/软化规律和非关联流动准则,以提高GFRP管约束高强混凝土短柱单轴压缩下轴向和环向应力-应变曲线的预测精度。该模型在ANSYS软件中实现了GFRP管约束高强混凝土短柱力学性能的计算模拟,并与试验结果的对比表明:两者的应力-应变曲线吻合较好,提出的分析模型合理可靠。此研究可为GFRP管约束高强混凝土的设计提供理论参考。 |
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10. chinaXiv:202305.00140 [pdf]
武崇福; 胥刘奇; 王立伟
Subjects: Mechanics >> Basic Mechanics
| 为深入研究盾构施工过程中饱和土所受扰动问题,在已有研究的基础上,使用Biot固结方程变换求解得出的土体初始位移解和超孔隙水压力解,经坐标变换,推导了包括面板式刀盘与辐条式刀盘在内的,刀盘正面摩擦力和刀盘侧面摩擦力引起饱和土体竖向变形与孔隙水压力值解析式,对引起土体变形各因素进行模拟,并给出了盾构施工引起饱和土竖向总变形与总超静孔隙水压力的表达式。结合工程算例进行计算模拟,切口附加推力、盾壳摩擦力、土体损失的沉降曲线在垂直于盾构推进方向上对称分布,最大值集中在盾构轴线正上方。盾构刀盘正面与侧面摩擦力对地表盾构轴线两侧产生非对称变形,在盾构轴线正上方的地表处刀盘因素对地表变形基本无影响。两类刀盘对地表变形影响区别不大,辐条式刀盘在刀盘所处断面处引起隧道周围孔隙水压力的响应较为明显,沿盾构方向衰减也较快。 |
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