摘要：The application of hard/soft composite structure in personnel armor for blast mitigation is relatively practical and effective in realistic protection engineering,such as the shell/liner system of the ***,there is still lacking a reliable experi-mental methodology to effectively evaluate the blast mitigation performance when the structure directly contacts the protected target,which limits the development of protection *** this paper,we proposed a new method to evaluate experi-mentally and numerically the blast mitigation performance of hard/soft composite *** blast mitigation mechanism is *** hard/soft structures were composed of ultra-high molecular weight polyethylene(UHMWPE)composite and expanded polyethylene(EPE)*** field explosion experiment,a 7.0 kg trinitrotoluene(TNT)spherical charge is used to generate blast waves at a 3.8 m stand-off distance.A pressure test device is designed to support the tested structure and measure the transmitted blast pressure pulses after passing through the *** results indicate that the hard/soft structures can mitigate the blast pressure pulse into the triangular pressure pulse,through making the pulse profile flatter,reducing the pressure amplitude,and delaying the pulse arrival ***,the combination of 7 mm UHMWPE composite and 20 mm EPE foam can reduce the blast pressure amplitude by 40%.Correspondingly,the finite element simulation is also carried out to understand the blast mitigation *** numerical results indicate that the regulation for blast pressure pulses mainly complete at the hard/soft interface,which is attributed to the reflection of pressure waves at the interface and the deformation of the soft layer compressed by the hard layer possessing kinetic ***,based on these analyses,the corresponding theoretical model is proposed,and it can well explain the experimental and numerical *** study is meaningful for e

摘要：周期结构的带隙特性使得位于带隙频率范围内的振动或波动无法在结构中传播。基于该思想,设计了一种埋入式的地震表面波屏障以调控Rayleigh表面波的传播,并研究了该表面波屏障的主要设计参数及共振单元与支撑基础之间的连接约束关系等对弹性波频散曲线和表面波带隙形成的影响。结果表明:该埋入式的地震表面波屏障能够形成低频的表面波带隙,实现有效的衰减域;共振单元与支撑基础之间的约束关系会显著改变地震表面波屏障的频散曲线,不同的约束条件会影响表面波带隙的形成,甚至造成带隙的消失,在屏障设计与实现过程中应对影响两者发生相对运动的因素如摩擦力等进行考虑,进行合理设计。

摘要：The constitutive behavior of microcrystals remains mysterious since very little,or no information regarding plastic deformation in the measured stress-strain curve is available due to plastic ***,the measured stress-strain curves vary greatly under different control modes,while constitutive behavior should remain unaffected by test *** these reasons,probing the real constitutive behavior of microcrystals has long been a challenge because the nonlinear dynamical behaviors of micromechanical testing systems are ***,we perform and carefully analyze the experiments on singlecrystal aluminum micropillars under displacement control and load *** interpret these experimental results,a lumpedparameter physical model based on the principle of micromechanical testing is developed,which can directly relate nonlinear dynamics of the micromechanical testing system to the constitutive behavior of *** reveals that some stages of the measured stress-strain curve attributed to the control algorithm are not related to constitutive *** solving the nonlinear dynamics of the micromechanical testing system,intense plastic instability(large strain burst)starting from the equilibrium state is attributed to the strain-softening stage of *** studies are also performed to reduce the influence of plastic instability on the measured *** study provides critical insights for developing various constitutive models and designing a reliable micromechanical testing system.

摘要：陶瓷复合装甲主要由陶瓷层和背板层组成,广泛应用于冲击防护.然而,目前仍缺乏背板层在提高陶瓷复合装甲系统防弹性能方面的定量认识和分析.本文以B4C/UHMWPE双层装甲体系为例,从理论上系统地研究了UHMWPE层在提高陶瓷复合装甲弹道阻力方面的增强机理和适合UHMWPE厚度的选取.开发并验证了预测双层装甲系统剩余速度的理论模型.具体而言,分别从理论上获得与塑性、断裂和摩擦相关的耗散能以及由弹性应变能和动能组成的储存能.理论结果表明,随着UHMWPE层厚度的增加,耗散能单调增加,而储存能则先增加后减少,并会出现一个转折点,这是由于储存能的主导机制由系统固有的最大储存能转变为剩余动能.此外,对于给定的弹道阻力,根据存储能的转变提出了为降低面密度的最佳UHMWPE厚度的参考值,这与陶瓷厚度、冲击速度和弹丸质量有关.本文的研究有助于指导陶瓷复合装甲的轻量化设计.

摘要：骨缺损是骨科临床常见且复杂的疾患,根据患者体内缺损区骨组织力学性能,设计生物力学性能匹配的个性化骨假体,有望提升临床骨缺损诊疗的水平.然而,当前的个性化骨缺损诊疗,在体内骨组织微观结构分析、非均质各向异性力学行为表征和建模等方面存在诸多问题,难以实现生物力学性能的适配,导致骨重建效果不佳.针对上述问题,提出了一种融合数据驱动与力学建模的骨缺损重建方法,以实现临床条件下骨组织力学性能的准确表征.首先,以羊股骨远端为对象,提出了基于临床CT影像的多神经网络模型,通过建立低分辨率临床CT下的宏观骨密度分布与micro-CT下松质骨微结构形态特征的映射关系,能够直接通过临床CT对体内骨组织非均匀骨密度分布和结构张量等组织形态学参数进行准确预测.其次,建立了基于非均匀骨密度和结构张量的松质骨各向异性本构模型和实验表征方法.通过贝叶斯反演识别本构模型参数,修正了实验中由于材料主方向与加载方向偏离引入的系统误差.实验结果验证了所建立本构模型与参数反演方法的准确性,并揭示了不同部位松质骨力学行为与微结构生长方向的关系.文章通过深度学习与力学建模融合的骨力学性能研究,解决了临床医学影像下松质骨微观结构分析的难题,为个性化骨假体的设计奠定了基础.

摘要：建筑屋面溢流口的设计计算关系到屋面结构安全,对现有国家规范中墙体方形溢流口溢流量计算公式进行了分析对比,通过对水力学不同堰流形式、宽顶堰基本计算公式、流量系数及侧收缩系数等方面的分析推导,得出按现有规范公式计算出的溢流口几何尺寸偏小。结合屋面不同雨水斗对斗前水深的要求及建筑屋面的不同排水形式,提出了墙体方形溢流口属于宽顶堰,明确了溢流口的溢流水位高度和上游坎高度的取值范围,进而采用数学工具推出了屋面方形溢流口溢流量新的计算公式,并从水力学和数学角度对新公式进行了合理性分析,可供设计同行参考。

摘要：本文采用渐进积分法研究了超静定梁-柱的弯曲问题.首先建立超静定梁-柱的四阶挠度微分方程,考虑到边界条件和连续光滑条件,采用连续分段独立一体化积分法求解得到了挠度的精确解析解.为了满足工程设计需要,构造了超静定梁-柱的四阶挠度微分迭代方程,选取无轴向力作用时超静定梁的挠曲线作为梁的初函数,将初函数代入梁的四阶挠度微分迭代方程进行积分,利用边界条件和连续光滑条件确定积分常数,得到下一次迭代挠度函数,依次进行迭代积分运算.计算出了最大挠度、最大转角和最大弯矩等用轴向力放大系数表示的多项式解析函数解.本文选取了两种边界条件下受分布力作用的超静定梁-柱进行分析,计算结果表明,当超静定梁-柱所受的轴向力小于欧拉临界力的1/2时,迭代六次误差就可以控制在1%以内;不仅梁-柱最大位移和最大内力的大小随轴向力的增大而增大,而且其位置也随轴向力的增大而发生迁移.本文的研究对揭示轴向力对超静定梁-柱变形和内力的影响有重要意义,为超静定梁-柱的实际设计提供了一定的理论基础.

摘要：详细介绍了郑州岐伯山医院排水系统及污水处理站的设计要点,并结合国家相关规范及标准探讨了应急临时传染病医院排水系统设计中应注意的经验和教训。提出了初期雨水建议统一收集消毒处理后排至市政污水管网,后期雨水收集后直接排至市政雨水管网;传染病医院生活排水系统的通气管道采用紫外线消毒器进行消毒处理;传染病医院污水进污水处理站之前经历两次预消毒,可以最大程度的保证整个污水处理系统消毒措施的安全性;传染病医院污水处理站应设计污水连续在线监测系统,采用无人值守,杜绝工作人员感染病毒的可能性。

摘要：先进结构材料近年来受到材料和结构设计领域的广泛关注,这些材料一般通过多个尺度的结构设计实现各种卓越的性能.在早期的材料设计中,有的基于设计者的丰富经验,从天然拓扑结构中抽象出合理的数学力学模型;有的基于生物系统的结构和功能特点提取出仿生力学模型.然而,仅依靠经验性的巧妙设计很难得到最优的设计方案,通过反复迭代设计和试验来遍历设计空间也不切实际.为此,拓扑优化方法被成功应用于声子晶体、元胞材料等先进结构材料的优化设计中,但现有的拓扑优化方法在实现精准的反向设计方面尚存挑战.基于数据驱动的机器学习方法擅长建立数据空间多维变量复杂关系,能够揭示传统力学研究方法难以发现的更深层次的力学机理和规律,成为力学领域崭新的研究热点.本文系统地回顾先进结构材料设计方法的发展历程,对比阐述各种主流设计方法,结合本课题组的相关工作介绍数值仿真和数据驱动在先进结构材料的智能化设计方面的应用现状,并对该领域的未来研究趋势进行探讨和展望.

摘要：颅脑爆炸伤是现代战争中士兵面临的主要伤害之一,近年来受到广泛关注。冲击波经由颅脑传播带来的直接伤害被称为初级爆炸伤。目前,初级颅脑爆炸伤致伤机制尚不明确,可能是应力波传播、颅骨弯曲变形、颅脑空化及躯干压缩等多种因素共同作用的结果。该研究是涉及多学科交叉、多物理场耦合及短时和长时效应共存的复杂问题,需要通过建立描述冲击波和颅脑相互作用的高精度、多尺度和多物理场数值模型,发展测量颅骨应变、颅内压力、加速度等力学指标的物理测试系统,结合人体和动物病理、生理、行为学等综合因素分析,最终揭示颅脑爆炸伤致伤机制。本文中介绍了初级颅脑爆炸伤致伤机制,给出了颅脑爆炸伤的行为学、生理学相关的医学评价指标,以及颅骨应变、颅内压力等关键力学评估指标,提出了基于致伤机制和评价指标的防护结构设计方法,包括基于新型防冲击波材料的头盔系统改进、头盔缓冲系统设计、增加头部保护系统的封闭性等,最后展望了在精细化建模、原位实验及防护系统设计等诸多方面的发展趋势。