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本文利用双波长泵浦(DWP)技术建立了 3.5 µm Er∶ZBALN光纤激光器及光纤放大器的理论模型.研究了光纤不同参数下激光器及放大器的能级粒子数动力学行为及沿光纤长度上光功率分布特征,计算分析了光纤长度、输出端反射率、铒离子掺杂浓度对于3.5μm激光功率的影响.研究结果显示了光纤长度、输出端反射率存在的最佳范围,高掺杂铒离子浓度光纤相对于低掺杂仅需要较低的976 nm泵浦功率即可实现有效的3.5μm激光输出,且高掺杂浓度下的交叉驰豫过程能阻止猝灭行为,模拟实现了 3.5 μm光纤激光的高效放大.数值模拟结果对3.5 μm激光振荡器及高功率放大的参数设计具有指导意义.

Keyword ：

双波长泵浦 3.5 μm激光放大 交叉驰豫

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场地条件是影响地下结构地震响应的关键因素之一,该文旨在研究场地均质性对于地铁车站地下结构地震易损性的影响.以两层两跨地铁车站为研究对象,基于ABAQUS/Standard软件平台建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元分析模型.模型考虑了循环动力荷载作用下土体的非线性与钢筋混凝土的弹塑性力学行为.采用增量动力分析方法分别计算了结构在层层场地条件下与均质场地条件下结构的地震响应,并以层间位移角为损伤指标与地面峰值加速度为地震动强度指标绘制了地铁车站结构的地震易损性曲线.结果表明,层层场地条件下结构的响应均值要显著高于均质场地,但两者标准差一致.在地震动作用下,结构处于层层场地下的破坏概率要明显高于均质场地,这主要归因于层层场地中毗邻结构的土体产生了较大的剪切变形.上述结论可为地下结构基于性能的抗震设计提供科学参考.

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地震易损性 场地均质性 地铁车站 地下结构

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随着我国铁路事业飞速发展,铁路路基在长期服役过程中的变形问题及其对轨道结构力学行为的影响日益受到关注.对近年来的相关研究进展进行总结,分析铁路路基变形的主要原因,包括自然因素和人为因素;系统梳理路基变形对轨道力学行为的影响,如路基变形对轨道结构变形、车轨耦合振动及轨道结构的损伤劣化的影响研究现状;分析指出当前研究面临的挑战,并对未来在智能监测与预警系统、精准高效的数值仿真技术等方面的研究趋势进行展望.

Keyword ：

轨道结构 铁路路基变形 损伤劣化 动力响应

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为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型.钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂"最终状态"作为之后混凝土梁动载模拟的"初始输入条件",获得锈蚀后的动态力学行为.在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化.结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感.最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式.

Keyword ：

钢筋混凝土(RC)梁 抗弯承载力 细观模拟 动态荷载 钢筋锈蚀

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以钢筋混凝土梁为研究对象,考虑钢筋非均匀锈蚀膨胀效应,建立三维钢筋混凝土梁剪切破坏分析的数值分析模型.通过多阶段分析方法(钢筋锈蚀阶段,构件性能退化阶段)探索锈蚀对结构力学行为的影响.钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,获得保护层的破坏状态,并以此"最终状态"作为之后混凝土梁静载试验的"初始条件"输入,进而模拟构件的力学行为.在验证了多阶段数值模型合理性的基础上,分析了纵筋锈蚀、剪跨比对无腹筋混凝土梁抗剪性能的影响规律.结果表明,纵筋锈蚀使混凝土梁产生明显的纵向裂缝.纵筋锈蚀率增大,保护层开裂区域增加,梁的抗剪承载力下降严重.另外,剪跨比对梁的抗剪承载力产生影响,剪跨比对未锈蚀梁的影响明显大于对锈蚀梁的影响程度.最后,基于模拟结果对相关设计规范中的抗剪承载力计算公式进行了讨论,发展建立了考虑锈蚀影响的无腹筋混凝土梁抗剪承载力计算方法.

Keyword ：

锈蚀 抗剪行为 纵筋 细观数值模拟 钢筋混凝土梁

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基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震性能.当前对新型功能柱在地震作用下的力学行为已开展了大量研究,但对不同柱体形式对车站结构整体抗震性能提升效果并未开展系统评价,且缺乏直接对比研究.首先,针对某单层双跨地铁车站结构建立整体三维非线性数值分析模型,开展不同地震波及不同地震强度下传统方柱、分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等4种中柱形式下的地震响应计算,从车站层间变形、整体损伤及关键构件内力响应等方面对新型功能柱的减震效果进行对比评价.研究结果表明:在降低车站结构.混凝土损伤方面,截断柱效果最佳,叠层夹芯柱次之,分体柱最弱;3种新型功能柱在提高结构中柱延性方面,叠层夹芯柱效果最佳,截断柱次之,分体柱最弱;在降低结构中柱内力响应方面,叠层夹芯柱最佳,分体柱次之,截断柱最弱.相关研究结果可为含内柱框架式地铁车站结构减震设计提供理论指导.

Keyword ：

数值分析 新型功能柱 地震响应 地铁车站结构 抗震性能

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本发明公开了一种在全太阳系星历模型中构建平动点轨道的数值方法，根据J2000下地月平动点附近探测器的运动方程推导出地心会合坐标系GRC下地月平动点附近的轨道动力学方程根据上述推导的运动方程，定义两种类型的Poincaré截面，利用其分析Halo/Lissayjous轨道动力学行为；通过Poincaré截面分析确定平动点瞬时会合坐标系LiSC下CRTBP模型中每段轨迹弧的初始条件确定平动点的瞬时状态；基于平动点的瞬时状态确定地心会合坐标系下每段轨迹弧的初始条件，连接拼接点采用序列二次规划法得到所有内部拼接点位置速度的解并进行数值模拟；本发明在地心会合坐标系中提出了完整太阳系引力模型，并清楚地显示了GRC相对于惯性坐标系的角速度，计算过程简便，具有良好的工程价值。

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连续倒塌是整体结构系统的复杂力学行为,涉及极端荷载的不确定性、结构行为的强动力非线性和承载机制的超大变形特征.为了更好地应用已有抗连续倒塌研究成果,分别对国内外影响较大的混凝土结构抗连续倒塌的试验、数值和理论研究结果进行了梳理.结果表明:已有试验研究主要集中于框架结构和板柱结构,对剪力墙结构、框剪结构等其他类型结构研究明显偏少,主要抗力机制的理论计算模型过于复杂,不利于工程应用,已有数值研究不能准确考虑大变形下钢筋黏结滑移失效、钢筋断裂和混凝土软化、破碎,准确性有待提高;现有研究基本没有考虑多灾害耦合作用的不利影响,导致研究结论不准确,不利于指导设计;未来需要进一步研究动力倒塌失效规律、不同类型结构的连续倒塌、整体结构系统连续倒塌规律、灾害相关的连续倒塌机理、面向多灾害防御的抗连续倒塌体系、面向工程的抗连续倒塌设计方法、高效连续倒塌数值分析模型等.

Keyword ：

试验研究 连续倒塌 混凝土结构 理论分析 数值模拟 文献综述

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从应变增量大小和方向的角度出发,以有效饱和度和Bishop有效应力作为基本本构变量,呈现了一个非饱和土的非正交弹塑性本构模型建模框架.建模框架采用非正交的塑性流动法则,直接通过屈服函数确定塑性应变增量的方向,避免了构造塑性势函数的困难.基于所提建模框架,利用屈服函数、硬化参数和土水特征曲线的具体表达式,发展得出一个非饱和土的非正交弹塑性本构模型.所提模型通过材料参数μ可以描述具有不同刚度的非饱和土的力学与水力行为.模型所需材料参数均具有明确的物理意义,且可以通过室内试验确定.利用两种经典应力路径(即恒基质吸力的常规三轴剪切路径和恒净应力的吸湿路径)分析了具有不同刚度的非饱和土的力学与水力行为.模型预测结果与非饱和土试验数据的对比验证了所提模型的优越性.

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非饱和土 非正交塑性流动法则 弹塑性 力学行为 本构模型

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本发明公开了一种不同温度下金属纳米线力学行为的研究方法，建立不同种类的金属单晶纳米线模型，通过分子动力学模拟其在不同温度下的塑性变形过程，研究其塑性变形的微观机制，将不同温度下金属纳米线的应力应变曲线进行数据对比，用微观原理和宏观数据证实温度对金属纳米线的力学性能有影响，并且其强度会随着温度的升高而降低。通过本发明方法能够发现不同温度下的FCC(面心立方结构)金属纳米线的塑性应变过程都经历弹性‑屈服‑塑形三个阶段，其屈服应力和杨氏模量都随着温度的升高而降低，降低温度可以提高金属纳米线的力学性能。

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