上海交通大学学报

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张武高,陈晓玲,吴敏超

2014,48 (06): 741-745.

摘要 ( 685 )

利用二甲醚(DME)水蒸气重整制氢(SR)为氮氧化物存储还原（NSR）技术提供还原剂，以去除DME发动机中NOx排放时，须考虑二甲醚水蒸气重整(DMESR)对NOx转化率的影响.以Pt/Co-BaO/Al2O3为NSR催化剂，以CNZ-1/HZSM-5/Ga2O3为DME-SR的催化剂，试验研究了以DME重整气为还原剂的NOx存储还原性能，及水蒸气对NSR性能的影响.结果表明，将SR与NSR联用，可明显提高NOx转化率，在250 ℃时转化率可提高11%；尽管水蒸气对NOx的吸附有一定的抑制作用，但水蒸气参与DME重整，对NOx的转化率具有明显的促进作用.

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湿度变化对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响

葛冰1，田寅申1，谢岳生2，臧述升1

2014,48 (06): 746-749.

摘要 ( 677 )

利用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同空气湿度下的双旋流合成气非预混燃烧流场进行了实验研究.实验结果表明，随着空气湿度的增加，合成气火焰的基本形态已经发生很大变化，燃烧室中心轴线处OH自由基浓度越来越低，荧光信号强度明显变弱，火焰根部逐渐出现W型分布特征，燃烧室排气温度缓慢下降；当空气加湿量φ（空气中水蒸气体积与干空气体积之比）为0～30%时，CO排放量变化不大，但是当φ=40%时CO排放迅速增加，而当φ=50%时，CO排放已经不稳定，燃烧振荡，容易熄火.此外，NOx排放随着φ增加下降明显，但是当φ>20%时，NOx排放的下降趋势会变慢，继续增加水蒸气对NOx排放的影响不大.

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微藻生物柴油全生命周期分析

张庭婷，谢晓敏，黄震

2014,48 (06): 750-755.

摘要 ( 1103 )

以传统柴油为比较基准，采用生命周期评价的方法分析了微藻生物柴油的生命周期化石能耗、石油能耗和温室气体（Greenhouse Gas Emissions, GHG）排放.结果表明：微藻生物柴油生命周期上游阶段的化石能耗比传统柴油的高，石油能耗和温室气体排放较低；微藻生长阶段是化石能耗强度最集中的过程（如大量肥料的使用和电力等过程燃料的投入），其次为油脂提取阶段；使用微藻生物柴油（M-BD100）可减少石油资源消耗和降低温室气体排放；在现有条件下，微藻生物柴油掺混20%（体积比）的传统柴油可降低生命周期化石能耗和温室气体排放.

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狭缝宽度对分离式柱肋冷却通道内传热与流动影响的数值计算

李麟，饶宇，万超一

2014,48 (06): 756-760.

摘要 ( 779 )

在雷诺数为8 200~52 500内分别针对宽度为1.0,1.5,2.0,2.5 mm的分离式柱肋冷却通道和同类型的柱肋冷却通道进行了传热特性和流动性能的三维稳态数值计算研究.数值计算采用结合加强壁面处理的realizable k-ε模型.将计算结果进行网格独立性验证和实验验证以保证数值计算的准确性.在所研究的Re数范围内着重分析了分离式柱肋中间狭缝宽度对冷却通道内流场和局部换热特性的影响.数值计算结果表明：分离式柱肋狭缝宽度对冷却效果有很大的影响，在研究的Re数范围内，分离式柱肋存在一个最优宽度，使得冷却效果最佳.

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燃烧合成TiCe0.2W0.2Ox催化剂催化还原NOx性能

杨洋，林赫，陈婷，黄震

2014,48 (06): 761-766.

摘要 ( 842 )

为了扩宽选择性催化还原（SCR）催化剂去除NOx高活性温度窗口，运用燃烧合成法制备了一系列Ti-Ce-W复合金属氧化物催化剂.此外，研究了不同空速对该催化剂性能的影响，并尝试直接用燃烧法将催化剂涂覆于堇青石陶瓷载体表面，涂覆量达到25%.实验结果表明:n(W)∶n(Ti)=0.2(n为物质的量)时其SCR性能最好；TiCe0.2W0.2Ox的NO去除率在200～440℃内达到100%；N2选择性在400 ℃以内均能达到100%；在空速11 400 h-1, 温度250～450℃时，NO去除率维持在95%以上，N2选择性为100%.

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有侧开缝的竖直通道内旋转火焰高度特性

霍岩，邹高万，李树声，郜冶

2014,48 (06): 767-771.

摘要 ( 800 )

为研究侧开缝竖直通道内旋转火焰高度的特性，搭建了内部尺寸为32 cm（长）×32 cm（宽）×200 cm（高）的竖直通道，选取正庚烷和酒精为燃料，在斜对侧开缝和正对侧开缝两种形式下进行了不同直径火源的旋转火焰实验.实验结果表明，初期旋转火焰的高度值首先经历一个相对短暂的前期稳定阶段，之后达到最大值稳定阶段；以正庚烷为燃料形成的强烈旋转火焰高度在后期迅速下降，而以酒精为燃料时火焰高度的下降会经历一个缓冲的阶段；当以正庚烷为燃料时，火焰高度同时受到浮力和旋转强度的双重影响.并根据实验结果对火焰高度的无量纲表达式进行了修正.

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考虑旁通回路的空调冷冻水系统变压差控制静态稳定性分析

刘雪峰，刘金平，陈星龙，罗文海

2014,48 (06): 772-777.

摘要 ( 980 )

由于中央空调冷冻水系统末端负荷分布和管网结构是影响其控制稳定性和可靠性的关键因素，以异程布置冷冻水系统为研究对象，在充分考虑旁通回路调节特性的基础上，建立了管网水力特性精确数学模型，研究了旁通回路压差设定值对管网水力特性和能耗特性的影响，以及管网末端设备流量同步变化和非同步变化等多运行工况下的水力特性，着重分析了压差反馈信号监测点对变压差控制系统的静态稳定性及其调节品质的影响.研究表明，合理调整控制目标值以及旁通调节阀压差设定值是实现节能、稳定运行的关键.

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全玻璃真空管太阳能水蒸气集热系统实验研究

李双双，刘振华

2014,48 (06): 778-781.

摘要 ( 658 )

设计了一种使用全真空玻璃集热管、简化CPC (非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和金属换热套管组合的中温太阳能水蒸气集热系统.系统由60个集热单元串联而成，每个集热单元包括简化CPC集热板、全真空玻璃集热管和换热套管三部分，在全真空玻璃集热管和换热套管之间填充了一种高导热性能固液混合型导热介质增强其导热性能.研究了系统的集热性能和天气条件、集热单元级数等不同工况对系统集热性能的影响.实验结果表明：该系统能够获得
200 ℃的高温蒸汽，集热效率达到0.332，表现出优异的集热性能，是一种有工业应用前景的太阳能水蒸气集热器，为将该高温太阳能集热器用于更广阔的领域提供了设计基础.

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具有柱肋阵列与分离式柱肋阵列的冷却通道内流阻与传热实验研究

饶宇，李麟

2014,48 (06): 782-787.

摘要 ( 765 )

在常规柱肋阵列冷却结构的基础上对一种新型分离式柱肋阵列冷却结构内的流动和传热特征进行了实验和数值计算研究.在雷诺数Re=8 200~50 500时，对具有新型分离式柱肋阵列的冷却通道和具有常规柱肋阵列的冷却通道内传热和流动压力损失性能进行了对比实验研究.对2种通道内的流动与传热进行了三维稳态数值计算，对比研究了其各自的速度场和局部传热特性，揭示了分离式柱肋阵列强化传热以及降低流动阻力的机理.实验结果表明，在所研究的Re范围内，与常规柱肋阵列通道相比，新型分离式柱肋阵列通道具有更高的平均努塞尔数(Nu)以及更小的阻力损失.

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板式换热器内两相流流量分配的模拟及实验验证

张如许1，胡海涛2，庄大伟2，丁国良2，向量3，魏文建3

2014,48 (06): 788-792.

摘要 ( 883 )

针对带有分配器的钎焊板式换热器内各支路的气液流量分配特性建立了预测模型.基于各支路的压降平衡方程，分别建立了板间流道和分配器流道压降计算模型；基于分配器处的气液分离关系方程，分别建立了两相流体在分配器处相分离和在分配器入口处液膜分布的计算模型.通过将压降平衡方程、气液分离方程分开迭代计算，开发了适用于模型的求解算法.模拟结果与实验测试数据对比表明，换热器总压降的相对误差在±20%以内，两相区高度的相对误差在±13%以内.

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波浪-流作用下分层海床稳定性分析

文锋, 王建华

2014,48 (06): 793-797,803.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2014.06.011

摘要 ( 700 )

HTML ( 122 )

PDF(355KB) ( 450 )

基于Biot固结理论，结合波流相互作用理论，采用数值模型分析了分层海床在波浪-流共同作用下的响应，尤其是分层海床的液化可能性及剪切破坏深度．结果表明，顺流的存在不仅会增加液化风险，还会使剪切破坏深度增加，而采用高渗透性土作为覆盖层不仅能有效降低原海床液化风险，且能减小甚至避免原海床的剪切破坏，可用于海床保护．

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上海地区居民健康与居住环境的关联性分析

张晓静，戴昌志，兰丽，连之伟

2014,48 (06): 798-803.

摘要 ( 93 )

为了解东南沿海地区居民健康的现状及其与居住环境的关联性，选取上海作为代表城市进行了问卷调查.结果显示，居民健康方面，老年人群的慢性病患病率高达70%，中年人群患病率最高的是呼吸道疾病和消化道疾病，儿童近期鼻炎自诉患病率高达45%；居住环境方面，近50%的被调查住宅存在夜间光污染、长期噪音干扰、室内灰尘过多、室内油烟过多、室内明显异味等环境问题，90%的被调查者对卧室空气品质尤为关注.关联性分析表明，良好的卫生习惯可降低居民患病率，而室内吸烟、油烟、潮湿、异味是引起居民健康问题的危险因素.

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典型塔式起重机塔架结构风致动力响应与疲劳分析

马晋，王子通，周岱，廖丽恒，黄真

2014,48 (06): 804-808.

摘要 ( 129 )

将谐波叠加法与自回归法相结合，构建了新型风时程混合模拟方法，数值模拟三维风速时程，并转为风荷载时程；针对典型塔式起重机塔式结构，建立参数化力学模型.基于Newmarkβ方法进行结构风致动力响应分析.基于结构关键点的应力-时间历程并引入S-N曲线法，分析塔架结构的疲劳损伤效应.研究发现，塔架结构节点的风致位移响应、速度响应和加速度响应均较稳定且风致位移响应具有周期性特征，塔臂两端部和塔顶的风致位移和疲劳损伤较大.研究成果可为此类塔架结构的抗风设计提供技术支撑.

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转轮式全热回收器的数学模型与变工况性能分析

方继华,谷波,张杰

2014,48 (06): 809-815.

摘要 ( 125 )

摘要：
建立了转轮式全热回收器的数学模型，与现有文献对比验证了该模型的正确性，并利用此模型研究了迎面风速、新排风比、新风温度（含湿量不变或相对湿度不变）、新风含湿量的变化对转轮热回收效率的影响.结果表明，随迎面风速的增大，转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均降低；随排风量与新风量之比增大，或新风温度的升高（相对湿度不变时），转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均增大；随新风温度的升高（含湿量不变时），转轮的显热效率增大，潜热效率与全热效率降低；随新风含湿量增大，转轮的显热效率不变，潜热效率与全热效率升高.

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多层斜拉索钢抗弯框架体系及抗侧力性能

蓝声宁，李春祥

2014,48 (06): 816-820.

摘要 ( 124 )

提出了一种新型抗侧力体系——多层斜拉索钢抗弯框架（CSMRF）体系.CSMRF体系综合了钢抗弯框架和斜拉索的各自优点，有效地提升了原钢抗弯框架结构的抗侧能力.而且，CSMRF具有双重抗震防线和自复位能力.阐述了CSMRF体系的组成和作用机理；推导出在水平荷载作用下CSMRF体系的水平位移近似计算公式；使用该近似计算公式对CSMRF进行了数值分析.结果表明：在相同水平荷载作用下，CSMRF体系的层间位移和楼层位移均明显比同条件钢抗弯框架体系的小；建立的多层CSMRF体系位移近似计算公式可以为CSMRF体系中拉索和钢框架的初步设计提供理论依据.

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基于理想除湿效率的液体除湿空调系统性能影响因素分析

杨自力，连之伟

2014,48 (06): 821-826.

摘要 ( 124 )

摘要：
以质量守恒、能量守恒定律为基础，提出液体除湿空调系统理想除湿效率的概念.建立数学模型并结合已有实验研究，对空气和盐溶液的质量流量、入口温度及入口含湿量、入口浓度等因素与系统溶液除湿性能之间的关系进行了分析.结果表明：虽然单一增大溶液质量流量或减小空气质量流量都可以增大系统液气比，但这两种情况中系统除湿效率的增长规律是不同的；在不同液气比下，理想除湿效率均随空气含湿量的增大呈现出先增大后减小的规律；液气比越大，理想除湿效率变化转折点所对应的空气含湿量越大；除湿效率将随溶液入口浓度增大而增大，而空气入口温度及溶液入口温度对除湿效率无显著影响.文中结果校正或拓展了已有的研究结果，并更加精细、合理.

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虑隧道表面特性的硬岩全断面掘进装备撑靴接触界面刚度分析

郝培，余海东，赵勇

2014,48 (06): 827-832.

摘要 ( 93 )

采用修正的各向同性三维分形表面的WM函数构造隧道掘进机掘进后的隧道粗糙表面；考虑法向支撑载荷作用和岩石在压缩载荷下的失效机制，建立了掘进机撑靴与岩石粗糙表面法向接触刚度模型.研究变载荷工况下，不同粗糙隧道表面特性与掘进机撑靴接触界面刚度特性变化规律.结果表明：岩石的失效对接触刚度特性影响明显，相同的载荷下，岩石的失效会带来接触刚度的减小；当岩石弹性模量相同时，接触刚度随着硬度的增大而增大；当岩石硬度相同时，接触刚度随着弹性模量的增加而减小；随着外部载荷的增加，粗糙表面的接触刚度随之增加，而表面粗糙度的增大会引起界面接触刚度相应减小.

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中主应力对内嵌π平面裂纹扩展行为的影响

王德咏，张振南，葛修润

2014,48 (06): 833-837.

摘要 ( 160 )

采用简化的增强虚内键(AVIB)本构模型，利用三维单元劈裂法对真三轴作用下内嵌π平面裂纹的扩展过程进行了数值模拟，得到了三维应力下内嵌裂纹的扩展模式和裂纹体强度变化规律.结果表明：在真三轴应力作用下，微裂纹从预置裂纹两侧开始起裂，沿着最大主应力方向扩展，形成一个倾斜的“马蹄形”包裹状裂纹，随着中主应力的增加，“马蹄形”包裹状裂纹逐渐向中主应力方向发生扭转；当中主应力较小时(约小于单轴强度的50%)，裂纹体峰值强度随中主应力的增加几乎呈线性增长；当中主应力增至一定值时(约为单轴抗压强度的80%)，裂纹体峰值强度达到最大，随后三轴抗压强度随着中主应力的增加而减小.文中的研究结果为高地应力作用下的内嵌平面裂纹扩展规律的分析提供了有意义的参考.

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基于离散元的盾构开挖面合理支护压力

廖少明a, b，时振昊a，武军a

2014,48 (06): 838-844.

摘要 ( 142 )

采用离散元法(DEM)对无水砂土地层（摩擦角37°）3种埋深条件下盾构隧道开挖面的颗粒流动及渐进性破坏过程进行了模拟，分析研究了开挖面极限支护压力及周围地层扰动分布的变化规律，得到：① 不同埋深条件下，开挖面极限支护压力均出现在开挖面位移为0.06D（D为隧道直径)时，对应支护压力比为10%~20%，砂土强度软化现象导致最终极限支护压力增大.② 支护压力比降至40%~50%为剧烈地层扰动及显著地表变形的触发点.当开挖面支护压力比降低至40%~50%时，地层扰动范围和程度对隧道埋深非常敏感，如埋深由2D降低至0.5D时，扰动范围扩大了3倍，最大扰动程度提高了1倍；地表产生明显大幅沉降.③ 基于极限破坏的支护压力比为10%~20%, 而基于变形控制的支护压力比为40%~50%，虽明显大于前者，但支护压力仅为静止土压力的40%~50%.综合考虑盾构刀盘磨损及地层支护效果，在无水砂土地层中采用支护压力比为40%~50%是一种合理选择.

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基于MotoTron平台的汽油发动机控制器开发

张虎，王存磊，张建龙，殷承良

2014,48 (06): 845-849.

摘要 ( 170 )

基于MotoTron控制器快速开发平台，开发了面向实际应用的汽油发动机快速原型控制器.在MotoTron平台的开发软件MotoHawk中建立了控制器系统框架，配置了底层软件，并定义了系统的输入输出信号；在Matlab/Simulink中，开发了汽油机控制策略，包括电子节气门控制、空气量控制、喷油控制、点火控制和附件控制等；在台架上进行了发动机起动测试，验证了发动机控制各功能模块.试验结果表明，发动机起动迅速、可靠，工况转换平稳，各工况的空燃比可控，实现了发动机控制器的基本功能.

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两层流体中内孤立波质量源数值造波方法

王旭1，林忠义2，尤云祥1

2014,48 (06): 850-855.

摘要 ( 130 )

以质量源为内孤立波激发源,加入连续性方程,结合完全非线性欧拉方程,以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,发展了一种两层流体中内孤立波质量源数值造波方法.通过系列数值模拟,分析了质量源在释放和吸收流体过程中生成内孤立波的机理,讨论了内孤立波传播过程中波形、振幅及其诱导流场的变化特性.结果表明,基于所述方法得到的内孤立波在其传播过程中均保持波形稳定、振幅衰减小,数值模拟所得波形及其振幅与相关文献的实验及相应理论解吻合较好.

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机械密封用O形橡胶密封圈微动特性

郑金鹏，沈明学，孟祥铠，厉淦，彭旭东

2014,48 (06): 856-862.

摘要 ( 147 )

采用含高阶项的 Mooney-Rivlin 本构模型对机械密封用O形丁腈橡胶圈进行了轴对称有限元分析，重点考察了位移幅值、介质压力、压缩率及摩擦系数对其微动特性的影响.结果表明：随着位移幅值的增加，O形圈在微动界面上可呈现黏着、混合黏滑和完全滑移3种不同的接触状态；介质压力、压缩率及摩擦系数对O形圈的微动运行行为有重要影响；混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力的显著波动会影响浮动环的浮动性；滑移状态下O形圈伴随着较高的Von Mises应力易导致其发生剪切破坏、表面磨损加剧；而在黏着状态下O形圈的综合性能最佳.因此，应避免O形圈运行于混合黏滑状态，压缩率取10%左右，并降低摩擦系数，以减缓其表面磨损和剪切破坏并满足补偿环浮动性和追随性.

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正交加筋复合材料夹层板的自由振动求解

杨坤，梅志远，李华东

2014,48 (06): 863-869.

摘要 ( 96 )

均质正交加筋芯材基于一阶剪切理论，采用δ函数描述其非连续性；复合材料面板采用Kirchhoff假设，以上、下面板面内位移和结构整体横向位移为响应函数，通过哈密顿原理推导了正交加筋复合材料夹层板的动力学控制方程.采用级数解的形式近似求解了四边简支正交加筋复合材料夹层板的自由振动问题，通过夹层板固有频率数值仿真验证了理论推导的正确性.考虑复合材料面板的阻尼损耗，讨论了面板厚度、筋材薄壁厚度、高度、加筋间距对夹层板固有频率和结构损耗因子的影响规律.结果表明，当面密度相同时，改变筋材薄壁厚度或加筋间距对结构固有频率值无影响.

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浅裂纹转子特性的动态圣维南原理解释

李明，李富才，李鸿光，孟光

2014,48 (06): 870-876.

摘要 ( 56 )

摘要：
针对转子系统中常见的浅裂纹转子，利用动态圣维南原理对其无法通过信号处理方式进行故障诊断的特性进行了原理解释.根据动态圣维南原理的2个条件：外载荷动态合力为0以及外载荷产生的应力波对系统的远端作用为0，分别对裂纹转子呼吸函数以及转子应力波柱坐标弹性动力学解进行了分析与证明，并给出了浅裂纹转子在各种条件下其动态行为符合动态圣维南原理的准则.研究结果表明，实际工况下的浅裂纹转子大多满足动态圣维南原理的条件，难以通过信号处理的方式提取其裂纹故障特征，需要采用其他手段对浅裂纹进行定期检测或在线监测.

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复合材料层合板双面贴补结构渐进损伤分析

李振凯，余音，汪海

2014,48 (06): 877-882.

摘要 ( 112 )

提出了一种分析和预测在拉伸载荷作用下复合材料层合板双面贴补结构的极限承载能力的方法，建立了分析复合材料双面贴补结构渐进损伤的三维有限元模型.胶层用各向同性模型描述，提出了基于3个方向剪切应变描述的二次剪切失效判据来预测胶层的损伤起始，定义了与材料应力应变相关的刚度折减函数来模拟损伤后胶层刚度的连续退化.层合板用正交各向异性三维模型描述，采用基于应变描述的三维Hashin准则和Ye分层准则来预测其损伤起始，引入损伤变量来考虑层合板的损伤扩展.计算结果与试验数据吻合较好,说明该方法和模型可以有效地预测复合材料双面贴补结构的拉伸极限强度.

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薄膜超弹性本构模型及其在空气垫中的应用

陈鸣1，彭雄奇1，石少卿2，杨华正3

2014,48 (06): 883-887.

摘要 ( 200 )

为了在有限元分析中精确地描述空气垫的力学行为，研究了空气垫聚合物薄膜的本构模型及其在空气垫缓冲性能分析中的应用.基于聚合物薄膜的单向拉伸试验，提出了一种可压缩超弹性本构模型，并通过数据拟合，获得了本构模型的参数.通过空气垫静态压缩试验和模拟的对比，验证了本构模型的适用性，并将此聚合物薄膜的本构模型应用到空气垫的有限元参数分析中，分析了充气压力对空气垫性能的影响.

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一种新的块体接触检测技术及在非连续变形分析方法中的应用

陈礼彪1,2，刘泉声1，车爱兰3

2014,48 (06): 888-892.

摘要 ( 107 )

基于隐式网格的空间剖分，采用包围体技术将离散块体通过链表进行表述.所有离散块体的循环可以改造成一个等价的循环模式，在该循环模式内部的操作既不依赖于隐式网格的横向数目，也不依赖于其竖向数目.因此，该新循环模式所需的接触检测CPU总时间不再依赖于隐式网格的数目,即接触检测所需CPU总时间为块体数量的线性函数.算例和数值试验表明：用于接触检测的CPU总时间正比于离散块体的数目；相对于传统方法，该方法可以大大减少接触检测的CPU时间，显著提高计算效率.

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