非线性系统的运动现象——蝴蝶效应1961年冬的一天，美国麻省理工学院的气象学家爱德华·洛仑兹在计算机上模拟天气情况，他的真空管计算机速度约每秒做6次乘法。经简化后的洛仑兹气象模型为:为省时间，洛仑兹将上次记录的中间数据作为初值输入重新计算，指望重复出现上次计算的后半段结果，然后再接下去往前算。然而经过一段重复后，计算机却偏离了上次的结果。洛仑兹吸引子（奇怪吸引子）任意摆角情况下单摆的运动线性系统（数学定义）：若f(x)满足f(x1+x2)=f(x1)+f(x2)，则f(x)是线性的；若g(x)为非线性，则：自由单摆的运动方程：当θ很...

结构健康监测技术是一门涉及材料、测控、力学、机械、信息通信等多个学科的前沿研究领域，它同传统的无损检测技术相比具有能够实时、在线监测的优点，而且所用设备一般比较简单，易于进行大范围的结构监测。裂纹是结构中典型的损伤类型之一。在一些诸如金属桥梁、飞行器、核反应堆等重要结构中，由于初始结构缺陷的存在和结构所处环境中各种因素的影响，使它们在设计寿命服役期内或超期服役期间不可避免地产生了裂纹，如果不能及时准确地监测出这些裂纹的萌生及其扩展情况，可能会导致重大事故的发生。特别是，结构中许多局部损伤的初始状...

应力强度因子应力强度因子的概念：应力强度因子是断裂力学在研究应力作用下考虑应力和裂纹尺寸这两个因素对裂纹扩展影响而引入的新参数，记为K，它反映了裂纹顶端附近应力强弱程度。对于普通的构件，一般形状的裂纹应力强度因子属于KⅠ型。应力强度因子与作用在构件裂纹顶端处的名义应力σ及裂纹尺寸α之间存在如下的普遍关系。上式中的Y为表征含裂纹构件几何形状的一个无因次系数。应力强度因子的分类：对于不同的裂纹扩展类型有不同的应力强度因子。可以用下图表示：应力强度因子的应用：由张开型的应力强度因子表达式可以看出，KⅠ仅由...

齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，其性能的优劣直接影响到机械设备的使用情况，因而齿轮传动性能很早就受到重视。随着对齿轮传动重载、高速化、高可靠性、长寿命等现代工业的要求，对齿轮失效模式的研究越来越重视。失效机理研究通常可从理论分析与实验研究两个方面进行理论分析：可从啮合原理、齿轮加工精度、承载能力计算、齿形等方面研究齿轮的设计和加工与齿轮失效间的关系；可借助弹性断裂力学、弹塑断裂力学结合有限元、边界元法等研究齿轮点蚀、裂纹扩展及断裂的规律；还可从摩擦及弹性润滑流体理论方向研究齿面磨损、点蚀、剥落...

疲劳是一切工程机械的一个致命杀手。这里所说的工程机械包括天上飞的飞机，地上跑的火车、汽车与坦克，海上驶的轮船、潜水艇，以及核电站、离心机、汽轮机叶片等等。根据资料统计，机械零件（如像车轴、曲轴、连杆、齿轮、弹簧、螺栓）破坏的50%～90%均为疲劳破坏。另有报道，疲劳失效占飞机喷气发动机全部构件破坏的49%。除此之外，压力容器、海洋石油平台和多种焊接结构（如桥梁、塔架等），就连家庭用具（包括自行车、衣柜的合页和厨房里水龙头手把等）都会发生疲劳破坏。触目惊心的疲劳破坏案例“彗星”号飞机的惨痛历史疲劳是飞机的...

近期，DNVGL与包括DoneEnergy，GE和Siemens公司在内的风电合作伙伴联手推出一个合作项目，旨在对湍流模型验证开发新的最佳实践（途径）。该项目的目的是寻找一种途径，来对湍流模型有更好的理解，以便降低风电场设计过程中的不确定性，提高特定场址载荷评估的准确性，进而降低风电项目度电成本。该团队还表示，目前的风电机组设计依赖于几十年前根据小型风机研究所得的湍流模型，随着风电机组容量与风轮直径的不断增大，目前的湍流模型在疲劳载荷评估中存在高达20%的偏差。同时，现有的湍流模型也往往不能够适用于不满足平坦地形和中性稳...