林木根系固土作用数值分析

林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用.     

Mg2Si单轴应变的结构和电子性能

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Mg2 Si半导体沿[001]方向单轴应变下的结构、力学性质以及电子性质.计算结果表明：无应变时晶格参数和弹性常数与其他理论及实验值吻合的很好.施加应变后,其与应变方向垂直的晶格常数随应变值呈近似线性变化.通过应力-应变曲线和Born力学稳定性判据,确定了Mg2Si化合物在拉伸、压缩过程中的稳定范围和理想强度.Mg2Si的电子布居和电子态密度分析,表明Si-Mg之间的显示离子键特性,并给出了在拉伸压缩过程中Mg和Si原子轨道电子对总的态密度影响.     

基于ANSYS的铺膜机机架有限元分析

[目的]机架作为铺膜机结构的支撑部件,其静态力学特性直接影响整机的强度和刚度。为了解机架在运输状态和工作状态时的受力和变形情况,保证铺膜效果,对铺膜机机架进行有限元分析。[方法]基于UG软件建立铺膜机机架的三维模型,利用ANSYS Workbench建立机架的静力学模型,分析机架的受力特点并计算出机架危险点处的应力应变值。[结果]对机架进行静态结构分析,得到机架应力和位移变形结果。铺膜机机架静力模型的最大位移变形为0.90mm,机架静力模型的最大应力值为34.04 MPa,远小于许用应力值。[结论]对静态模型结果进行分析,表明机架的强度和刚度满足使用要求。     

黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究

为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。      

天水市4种典型树种根系的力学特性

【目的】选择天水基岩山区油松、华山松、日本落叶松和锐齿槲栎4种典型树种为研究对象,研究其根系对浅表层滑坡固土效果,为灾后滑坡区造林树种选择、生态修复、森林重建以及生物护坡工程提供参考。【方法】用剖面法调查典型树种根系,并用万能试验机对根系进行抗拉力测定,根据树种根系截面积比（RAR）的分布和单根抗拉强度的测试结果,结合Wu模型计算树种的根系附加黏聚力。【结果】4种典型树种根系分布深度表现为：锐齿槲栎（0～110 cm）>油松（0～70 cm）>华山松（0～60 cm）>日本落叶松（0～40 cm）,根系截面积比（RAR）总体趋势上表现为：锐齿槲栎>油松>华山松>日本落叶松;根系平均极限应变和应变范围表现为：油松>华山松>日本落叶松>锐齿栎,弹性模量和弹性模量变化范围表现为：锐齿槲栎>华山松>油松>日本落叶松;根系最大抗拉力与直径存在幂函数的正相关关系,在0～10 mm根径范围内最大抗拉力均以锐齿槲栎根系最大;根系最大抗拉强度与直径存在幂函数的负相关关系,在0～5 mm根径范围内根系最大抗拉强度以锐齿槲栎根系最大;在...     

带屈服平台线性强化材料的弹塑性梁的变形分析

探讨了梁在带屈服平台线性强化弹塑性模式描述的弹塑性问题.着重分析了带平台的线性强化材料的梁的塑性区域边界曲线方程.据此,又讨论了梁的应力应变关系的表达方法,分析了梁在卸载后的残余应力和残余应变.在此基础上,还讨论了梁的挠曲度计算问题.最后对一个实例进行了计算.研究表明,利用该方法对中强钢进行计算更接近于实际情况.虽然该研究是对带屈服平台的线性强化模式而言,但却带有一定的普遍性,只要对某些参数赋予一定的值,很容易就能描述理想和线性强化模式下的梁.     

土壤-植物根系复合体本构关系的理论研究

为研究土壤-根系复合体强度问题,运用土壤力学理论和复合材料力学方法分析了土壤-根系复合体的力学特性和力学模型;在弹性、横观各向同性条件下,计算得出了表征土壤-根系复合体应力-应变关系的本构方程。研究结果表明:土壤-根系复合体的强度,不仅与土壤和根系的材料特性、形态结构、含水率以及根系含量有关,而且与土粒和土粒之间、土粒和根系之间的黏聚力、内摩擦力密切相关。     

红皮云杉、油松幼苗根系对NH4+/NO3-施肥的形态响应

[目的]采用红皮云杉和油松作为试验材料,研究它们的根系形态对不同NH4+/NO3-施肥的响应。[方法]设树种和不同NH4+/NO3-比例施肥处理2因子,采用完全随机区组设计,选取根系长度、表面积和体积3个指标进行分析。[结果]红皮云杉、油松NH4+/NO3-(1/4处理)使其根系生长趋势变得平稳。90 d后,油松1/4处理根系长度300.8 cm,表面积43.6 cm2,体积0.784 cm3,显著优于其他处理。而红皮云杉各处理间差异不显著。比根长和比根面积数据表明4/1处理使得2种树种吸收效率最高,1/4处理最低,但差异不显著。[结论]为深入研究温室育苗中针叶树种对不同氮形态比例的需求规律,实现其快速生长提供了依据。     

齐齐哈尔嫩江公路大桥模型的空间计算

用ＳＡＰ５－Ｈ通用有限元程序对齐齐哈尔嫩江公路大桥有机玻璃模型进行空间计算。通过理论计算与模型试验结果的比较分析，探讨连续箱梁桥在荷载作用下的应变与应力分布规律。可供箱梁桥的设计与计算参考。     

Establishing an integrated mechanical model of root tensile strength—taking four common arbor species in North China for example

抗拉强度是建立边坡稳定模型时最常使用的植被根系特性之一。为建立根系抗拉强度的力学综合模型,对华北地区4种常见乔木油松、白桦、落叶松和蒙古栎的单根依照不同标距、不同拉伸速率进行了拉力试验。试验数据的分析结果表明：所有根系抗拉强度的观测值均通过正态检验;从数学角度出发,应用聚类分析方法,区分出4种乔木的极细根和细根;标距、树种对抗拉强度影响显著,拉伸速率对抗拉强度影响不显著。在理论推导和数据分析的基础上建立了乔木单根抗拉强度的力学综合模型,并对模型参数进行求解。该研究探明了单根抗拉强度的作用机理,对建立边坡稳定模型具有重要参考价值。