北大核心
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《应用力学学报》创刊于1984年，是由中华人民共和国教育部主管、西安交通大学主办的力学学术性刊物。本刊主要报导现代力学理论、计算方法和实验技术等在航空航天、航海造船、桥梁隧道、公路铁路、土木建筑、水工港工、矿山冶金、机械化工、国防军工、防灾减灾、能源环保等工程中的应用且具有一定学术水平、创造性和实用价值的创新科研成果。 本刊设有专家述评、青年学者论坛、力学专题专栏、动力学与控制、振动与控制、爆炸力学、固体力学、流体力学、岩土力学、飞行力学、生物力学、研究简报、讨论与探索、综合评述、工程应用等栏目。读者对象为工程技术、力学研究及高等院校师生等相关的科研人员。本刊是力学专业覆盖面最宽、行业涉及面最广的力学期刊之一。
关键词: 鞋底厚度; 跑步; 生物力学; 下肢关节; 运动学; 动力学 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.022
提交时间： 2026-01-30
摘要：目的 比较不同鞋底厚度运动鞋对跑步者运动过程中的下肢生物力学参数的影响。方法 择取30名男性体育专业的大学生作为受试者，对比分析鞋底厚度分别为36、39、42 mm（增厚3～6 mm）时，跑步者下肢肌肉活性（积分肌电值）、下肢运动学（下肢关节角度、角速度和关节活动度）以及下肢动力学（地面反作用力、下肢关节力矩和功率）等生物力学指标的变化。结果 随着鞋底厚度的增加，下肢各主要肌群的积分肌电值呈现“U型”变化趋势，且在鞋底增加3mm至厚度为39 mm时积分肌电值最小，差异具有显著性（P＜0. 05）；垂直地面反作用力的第一峰值力逐渐降低，第一峰值力出现的时间和第一峰值加载率逐渐增大，差异具有显著性（P＜0. 05）；膝关节的力矩及膝关节外展角冲量逐渐降低，对髋关节力矩的影响并不显著（P＞0. 05）；离地及触地时刻下肢各关节的活动度均等无交互效应，而鞋底增厚6mm时踝关节内外活动度最小。结论 适当增加鞋底厚度（如增厚3 mm）能够有效减轻关节冲击、提高跑步稳定性，但过厚鞋底（如增厚6 mm）也影响运动效率。
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关键词: 垂直地面反作用力; 灰色关联度分析; 神经网络; 排球扣球; OpenSim ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.021
提交时间： 2026-01-30
摘要：目的 建立灰色关联度分析（grey relational analysis, GRA）和BP神经网络（BP neural network）的耦合数学模型来预测排球运动员扣球落地的垂直地面反作用力（vertical ground reaction force, vGRF）从而来代替三维测力台。方法 选取北京体育大学20名二级排球运动员, 采取两步助跑方式进行排球扣球动作演示, 通过运动捕捉系统和三维测力台同步采集运动学和动力学数据。采用OpenSim计算排球运动员在进行两步助跑扣球落地时的运动学数据。采用GRA来筛选关联度低于0. 98的运动学指标, 采用均方根误差、平均绝对百分比误差和平均绝对误差、R作为GRA-BP模型的评价指标, 使用肯德尔W系数评价预测vGRF与测量vGRF之间的一致性。结果 GRA结果显示骨盆前后倾角度、骨盆左右倾角度、骨盆旋转角度等13个运动学数据关联度高于0. 98。训练集中预测值与测量值间均方根误差为0. 271 BW, 平均绝对百分比误差为4%, 平均绝对误差为0. 17 BW, R=0. 999；验证集中预测值与测量值间均方根误差为0. 235 BW、平均绝对百分比误差为3. 9%, 平均绝对误差为0. 14 BW, R=0. 998；测试集中预测值与测量值间均方根误差为0. 224 BW, 平均绝对百分比误差为3. 6%, 平均绝对误差为0. 14 BW, R=0. 998；肯德尔W系数为0. 945, P≤ 0. 001。结论 本研究所建立的GRA-BP模型可提高排球运动员扣球落地vGRF测量的准确性, 缩短测量时间。
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关键词: 油页岩; 原位注热开采; 裂缝形态; 平行层理裂缝; 水力压裂裂缝 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.020
提交时间： 2026-01-30
摘要：针对油页岩原位注热开采过程中裂缝形态对储层热解的影响效果不明，无法准确判断实际热解效率的难题。以抚顺油页岩储层为研究对象，采用数值模拟方法，建立了热-流-固三场耦合的数值模型，验证了模型的可靠性，探究油页岩2种裂缝形态（水力压裂裂缝、平行层理裂缝）注热开采过程的差异性，得到储层温度、注汽压力、地层垂直位移及上下岩层温度随注热时间变化规律。结果表明：在平行层理裂缝中油页岩储层存在多条热解路径，而水力压裂裂缝中油页岩储层基于网状高温通道均匀热解；水力压裂裂缝相较于平行层理裂缝具有更好的连通性，仅需50d油页岩层平均温度可以达到有机质热解所需温度；开采结束后，平行层理裂缝与水力压裂裂缝模型地层最大垂直位移分别为0. 14、0. 12 m，距离注热井越近的岩层垂直位移越大；上下岩层由于油页岩层热量逸散所形成的高温（＞100℃）区域面积分别为521. 11、650. 93 m2，水力压裂裂缝模型热量损耗更多。现场油页岩原位注热开采时需合理调节注热时长并使水力裂缝远离油页岩储层上下边界，避免高温高压蒸汽热量耗散。
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关键词: 悬空管道; 悬空长度; 力学规律; 敏感性分析; 数值模拟 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.019
提交时间： 2026-01-30
摘要：为了研究河流穿越管道从埋地到上方覆土逐渐减少以致管道完全悬空这一过程的力学特性，本研究采用ABAQUS有限元软件，基于生死单元技术建立X80输气管道上方覆土逐渐减少以致管道悬空长度不断增加的动态有限元模型；分析洪水流速、下切角度、径厚比、运行内压和埋深对河流穿越管道力学行为的影响规律；通过敏感性分析获取各影响因素对河流穿越管道应力的影响程度并排序。研究结果表明：不同参数下的管道最大等效应力、位移和应变在悬空20～30 m期间增长最快；洪水流速、管径和运行内压与最大等效应力呈正相关，管道壁厚与最大等效应力呈负相关，下切角度在悬空过程中与最大等效应力呈正相关，在悬空到一定长度时，下切角度和埋深对最大等效应力影响不大，但下切角度与位移呈正相关，埋深与位移成负相关；各影响因素对河流穿越管道最大等效应力的影响程度排序为管道壁厚＞洪水流速＞运行内压＞埋深＞下切角度，以期为管道规划、设计要求提供依据并改进，以提高其安全性。
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关键词: 大跨屋盖; 凸出肋梁; 数值模拟; 屋盖风压; 干扰因子 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.018
提交时间： 2026-01-30
摘要：针对某带有凸出架空肋梁的大跨悬挑屋盖，采用RANS方法开展风压分布模拟研究，并基于风向变化，通过定义风压干扰因子IF，探究凸出肋梁对屋盖风荷载的影响特性。结果表明：屋盖总体呈现负压，受到气流分离和锥形涡的共同作用，屋盖迎风檐口及其角部风压较大；0°～165°、180°～345°风向段屋盖上表面风压变化呈对称性，而屋盖下表面不同区域风压随风向变化具有不同步性。对比有无凸出肋梁的情况，0°风向下2种情况风场结构差异较小，但肋梁会阻止其后方涡量增值区的形成；270°风向下凸出肋梁的干扰作用显著，2种情况的屋盖上方两者风速差异明显，尾流区存在涡旋回冲屋盖，无肋梁时风速梯度大且涡量分布集中。肋梁对屋盖风压总体起到遮蔽减小效应，且对屋盖顶部区域效应更明显，270°风向减小效应最显著；在肋梁与来流夹角较小的风向段屋盖IF值对风向变化较敏感，其峰值达到-3. 8和3. 7，导致局部风压增大及正负压交替，0°风向下此效应更显著。
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关键词: 海域长周期地震动; OpenFAST软件; 近海单桩风机; 结构动力响应; 气动阻尼 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.017
提交时间： 2026-01-30
摘要：海上风机结构向高柔化、深水化发展, 海域地震动存在着显著的长周期成分, 将对风机结构安全形成巨大威胁。为了探索海域长周期地震动作用下海上风机的结构动力响应特性, 本研究以美国可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory, NREL）开发的5MW单桩固定式风力发电机作为研究对象, 首先基于K-NET数据库并结合海域地震动长周期成分特性指标βl 将海域地震动进行分类；随后运用OpenFAST开源软件, 考虑湍流风-地震联合作用时正常运行、停放风机和紧急停机3种工况, 提取并分析了风力机的塔体运动响应和塔体地震荷载, 重点关注了海域地震动长周期成分效应的影响；最后, 基于已有荷载预测模型, 并根据海域地震动长周期特性影响效应, 提出了一种精度更高的塔身极端荷载预估模型。结果表明：海域长周期地震动作用下风机的塔体运动响应和塔体地震荷载都远大于常规地震动作用下的结果；当地震强度较小时, 气动作用使结构响应增大, 当地震强度较大时, 气动作用中的阻尼效应使塔架的结构响应降低；考虑地震动长周期效应提出的荷载预估模型能用于更精确的海域地震动作用下塔架极端荷载计算。
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关键词: 高层建筑; 风洞试验; 风压系数; 体型系数; 相关性 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.016
提交时间： 2026-01-30
摘要：第四代高层建筑外墙绿植一定程度改变了建筑原有外形，结构与绿植在强风作用下的干扰机理更加复杂，而目前第四代高层建筑结构抗风研究还处于起步阶段，现有高层结构抗风规范在第四代高层建筑的适用性如何还尚无定论。以长沙市同有大厦为研究背景，通过刚性测压模型，分析了0%、6. 8%、13. 5%和20. 3%这4种绿化率下建筑外立面风压系数和体型系数，揭示了绿植对建筑外立面风荷载特性的影响规律。结果表明：建筑侧面和背风面脉动风压相干性较低，绿植减小了迎风面脉动风压相干性；绿植可以有效降低侧面和背风面极小值风压系数，对建筑外立面局部强风有较大抑制作用；规范中迎风面体型系数偏保守，侧面和背风面体型系数偏不安全；建筑迎风面与来流呈45°～60°夹角时绿植对迎风面体型系数降低量最大，最大值为70%。
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关键词: 转臂式离心机; 高速转动; 流场; CFD; 整流罩 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.015
提交时间： 2026-01-30
摘要：风阻功率是大型转臂式土工离心机驱动功率设计的重要依据，机室流场具有随流、温升、流速高等特点。为降低风阻需对转臂或吊篮采取整流减阻设计。针对两型分别采用转臂整流和整流罩减阻的离心机，开展了基于CFD（computational fluid dynamics）的气动特性仿真，通过优化仿真参数获得离心机高速运行时的机室内部流场流场特性及离心机风阻功率，并通过型线设计对离心机整流罩进行了气动阻力系数优化。研究表明：高速离心机低气压运行时机室下壁面的摩擦阻力矩占主导，高于周向壁面的摩擦阻力矩；吊篮不采用整流罩时，在迎风端面肩部出现了流动分离，压差阻力较大；采用整流罩后，吊篮前缘肩部的分离被削弱，总阻力系数大幅降低。研究表明对于高速离心机开展整流设计是必要的，通过转臂外形设计及整流罩设计，可有效降低风阻功率，更有益于控制机室温升。
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关键词: 钢筋桁架楼承板; 渐增幅; 疲劳; 声发射; 损伤表征;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.014
提交时间： 2026-01-30
摘要：为探究钢筋桁架楼承板在疲劳荷载作用下的力学特性与损伤特征，设计了2块相同的钢筋桁架楼承板试件、1种静力加载工况与1种渐增幅往复加载流程。结合声发射技术进行了单向板四点弯曲加载试验，分析了往复加载对试件力学性能的影响与相关声发射参数特征。结果表明：相比静力加载，往复加载下的试件弹性工作性能基本不受影响，极限承载力下降约11%但无明显脆性破坏特征，反映了楼承板的可靠性；桁架钢筋应变在加载过程中出现协同变化现象，随着加载进行，声发射振铃计数在不同时期呈现出3阶段损伤特征；RA-AF值分布表明试件内部拉伸裂缝与剪切裂缝并存，拉伸裂缝占主要比例，而楼承板能在破坏阶段有效抑制混凝土的开裂。
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关键词: 几何非线性; 符号微分; 自动微分; 多项式级数; 深度学习 ;
DOI：10.11776/j.issn.1000-4939.2026.01.013
提交时间： 2026-01-30
摘要：基于弹性力学理论，结合深度学习技术，发展了一种求解薄板几何非线性弯曲分析的多项式解法。为满足边界条件并实现快速求导，首先基于符号微分计算并搭建好位移试函数模型，该模型的输入为求解域内任意一点的坐标，并输出与之对应的位移，再考虑基于变分原理的几何非线性弯曲理论，以薄板的系统势能构造目标函数，最后结合自动微分计算目标函数的梯度，并结合Adam优化算法进行参数优化，直至得到最优的参数向量，进而得到薄板位移显式的多项式级数解答。两种微分技术的结合提高了程序的易用性与准确性，本研究求解了不同形状、边界下薄板的几何非线性弯曲问题，分析了不同阶次下多项式级数解答的收敛性，并将本研究解与Abaqus有限元解及文献解进行对比，证明了本方法的有效性和适用性。
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