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  • 飞机结构气动弹性分析与控制研究 免费阅读 下载全文
  • 随着主动控制技术的发展,飞机结构设计理念已由提高结构刚度的被动设计转变为随控布局的主动设计.主动设计理念不再刻意回避气动弹性问题,而是采用主动控制技术实时调节结构气动弹性,进而减轻结构重量、优化飞机性能.在飞机随控布局主动设计中,必须深入分析结构与气流之间的耦合,才能更好发挥气动弹性主动控制技术的作用.从20世纪80年代起,航空科技界对该问题进行了长期研究,对飞机结构一空气动力一主动控制相互耦合后的关键力学问题有了深入理解.然而,已有研究多基于简化模型,导致研究结果难以直接应用于工程.本文将针对气动弹性动态问题,综述空气动力非线性、控制面间隙非线性、时滞诱发失稳、颤振主动抑制、突风载荷减缓、风洞实验验证等方面的国内外研究进展,重点介绍近年来作者团队所提出的若干方法及相关算例和风洞实验.最后,指出今后一个时期值得研究的若干气动弹性分析与控制问题.
  • 颗粒材料计算力学专题序 免费阅读 下载全文
  • 颗粒材料及相关问题广泛存在于地质灾害、岩土工程、化学工程、环境科学和交通运输等诸多领域.这些问题的解决都直接涉及到对颗粒材料基本力学性质的认知程度.颗粒材料计算力学的理论和分析方法为这种集随机性、非线性、多尺度和非平衡等特征于一体的典型复杂系统的定量化研究及其在环境和工程中的应用提供了一种有效途径.
  • 基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力 免费阅读 下载全文
  • 基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Biot系数不仅依赖于颗粒材料的多孔连续体固体骨架及单个固体颗粒的体积模量(材料参数),同时与固体骨架当前平均广义有效应力及单个固体颗粒的体积应变(状态量)有关.提出了描述非饱和多孔介质中非混和固体颗粒、孔隙液体和气体等三相相互作用的具介观结构的Voronoi胞元模型.具体考虑在低饱和度下双联(binary bond)模式的摆动(pendular)液桥系统介观结构.导出了基于介观水力-力学模型的非饱和多孔介质的各向异性有效应力张量与有效压力张量.考虑非饱和多孔介质Voronoi胞元模型介观结构的各向同性情况,得到了与非饱和多孔连续体理论中唯象地假定的标量有效压力相同的有效压力形式.但本文定义的与确定非饱和多孔介质有效应力和有效压力相关联的Bishop参数由基于三相介观水力-力学模型,作为饱和度、孔隙度和介观结构参数的函数导出,而非唯象假定.
  • 基于应力波动的修正非局部流变模型 免费阅读 下载全文
  • 基于Pouliquen提出的非局部流变模型,考虑颗粒流中某个位置重新排列引起的自激发过程,详细分析颗粒介质中应力波动幅值的概率密度分布形式以及剪切速率与体积分数的耦合作用,提出一种修正的非局部流变模型.采用此修正非局部流变模型对斜面剪切颗粒流的流动特性进行了预测,颗粒流动的临界厚度、平均流动速度及剪切速率廓线的预测结果与实验结果定量吻合.此修正模型的提出为复杂的密集颗粒流的描述和表征提供了一种新的研究思路.
  • 颗粒介质固-流态转变的理论分析及实验研究 免费阅读 下载全文
  • 颗粒介质由大量离散的颗粒聚集而成,因而与传统固体和流体不同,运动过程中的颗粒介质中可能同时存在多种流态及其相互间复杂的转换过程.颗粒介质弹性失稳机理、不可恢复应变量化是研究颗粒介质固态和流态及固-流态转变的关键.在前期建立的双颗粒温度热力学(two-granular-temperature,TGT)理论基础上,确定了颗粒介质的弹性稳定性条件,建立了不可恢复应变流动法则,搭建了描述颗粒固态-液态及其相互转化的简单模型.颗粒堆积体坍塌过程是典型的颗粒介质固态和流态及其转变过程,因此本文首先开展了25 167个陶颗粒堆积体坍塌过程的实验研究,并使用基于TGT理论的物质点方法和离散元方法对物理实验进行了模拟.结果表明,模型数值结果与物理实验在颗粒堆坍塌过程中的形态、速度分布等细节上吻合很好,同时也发现了现阶段所使用的物质点方法和TGT理论的不足.初步说明TGT理论可以实现颗粒介质固态和流态,以及状态转变的描述.
  • 冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟 免费阅读 下载全文
  • 颗粒材料在冲击载荷作用下的动态力学行为是学术界关注的热点问题.新近问世的近场动力学(peridynamics)理论将材料视为由大量有限体积和有限质量的物质点组成,基于非连续性和非局部作用假定建模,建立空间积分形式的运动方程,自然适应于颗粒材料动态力学行为的描述与分析.发展了描述颗粒间接触作用的物质点尺度的排斥力模型,考虑近场动力学方法中非局部长程力特征,改进了近场动力学中的初始微观弹脆性(prototype microelastic brittle,PMB)模型的本构力函数,并消除了原PMB模型中存在的"边界效应"问题.计算分析了冲击载荷作用下碳化钨陶瓷颗粒体系的动态力学响应,得到了不同冲击速度下颗粒体系的冲击波速,PD计算结果与试验结果高度一致;通过颗粒物质点尺度作用描述单颗粒尺度的接触作用,很好地再现了颗粒的转动与平动、颗粒挤压变形以及颗粒破碎等现象;刚性冲击板附近同时存在严重的颗粒破碎与轻微的颗粒损伤,远离冲击板的部分颗粒出现破损,且颗粒破碎主要是由颗粒间挤压、碰撞以及相对滑动剪切作用造成的.研究结果表明,所发展的计算模型和分析方法能很好地反映颗粒材料动态力学行为,具有广泛的应用价值.
  • 不同形状混合器中二元颗粒的分聚与混合研究 免费阅读 下载全文
  • 采用实验、模拟及理论的分析方法,研究了在圆形混合器、椭圆形混合器、正方形混合器中,不同转速和填充率条件下,容器形状对二元颗粒体系分聚与混合的影响.实验中通过改变转速与填充率,可获得不同的颗粒分聚与混合图样,对示踪颗粒运动轨迹的分析发现,在圆形混合器中,随着混合器转速的增大,颗粒在径向的随机性减少;在正方形混合器中,随着混合器转速的增大,颗粒在径向的随机性增大.模拟结果发现颗粒流动分为两个区域,在表面的快速流动和在整体的旋转运动.通过理论分析发现颗粒分聚在圆形混合器中最明显,在正方形混合器中最弱,椭圆形混合器介于二者之间.
  • 基于颗粒离散元法的连接键应变软化模型及其应用 免费阅读 下载全文
  • 基于颗粒间的有限接触假设,提出了可表述颗粒间力、力矩传递的连接键模型.为了表征连接键的塑性、损伤及断裂过程,在连接键中引入了考虑应变软化效应的Mohr--Coulomb准则及最大拉应力准则.单一连接键的单向拉伸测试及直剪测试表明了上述连接键应变软化模型的计算精度.研究了颗粒体系的宏观应变能与颗粒平均配位数的对应关系.通过计算发现,对于二维颗粒体系,当平均配位数为5时,颗粒体系的宏观应变能与相同参数下连续介质方法 (如有限元等)计算获得的应变能基本一致.利用上述连接键应变软化模型对岩石的单轴压缩过程进行了模拟,计算结果表明:岩石单轴压缩的应力应变曲线经历了线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及缓变段等4个阶段,并给出了上述4个阶段与岩石内部损伤破裂状态的内在联系.计算结果还表明,随着断裂应变的增大,岩石的破裂模式逐渐由拉剪复合型破裂向单一压剪型破裂转化;随着断裂应变的增大,峰值应力及达到峰值应力时的应变均逐渐增大,但峰值时的破裂度及终态时的破裂度将逐渐减小.
  • 环形喷管喷口气泡演化的实验研究 免费阅读 下载全文
  • 水下气泡的发展演化及气泡动力学行为是气液两相动力学的基础理论与水下射流应用的重要基础.环形喷管/喷口形成的气泡及气体射流具有其不同于圆孔实心射流的特殊表现与规律机制,随着同心筒破水发射等特殊应用的出现,环形喷口气体射流/泡流的基础现象观测和机制分析成为迫切的需求.基于环形喷管的设计和水下射流条件的分析,设计建立了一套环形喷管水箱实验系统,对水下环形喷管喷口气泡发展演化过程进行了初步的实验研究.为观测研究气体通过环形喷管气泡生长发展过程,在较低压力、较低流速下,采用高速摄影仪记录气泡生长及发展演化过程.结合对气泡发展演化过程的图像处理与分析,研究分析了环形喷口气泡形成区制、气泡生长过程形态发展特点、以及气泡形成时间及气泡体积变化特点.研究表明:在本实验气体流量范围内(50.8~237.3 dm~3/min),环形喷口气泡发展演化过程呈现较为明显的三周期区制,前泡尾流影响是环形气泡呈三周期区制的主要原因;不同周期内的气泡形成时间具有较稳定规律,并受到流量影响;气泡生长过程中有较为明显的下沉、回升特征;气泡表面张力、液体惯性与流动的共同作用,造成了典型的气泡顶部坍塌现象.
  • 基于多块对接网格的隐式气体运动论统一算法应用研究 免费阅读 下载全文
  • 基于玻尔兹曼模型方程的气体运动论统一算法(gas kinetic unified algorithm,GKUA)给出了一种能模拟从连续流到自由分子流跨流域空气动力学问题的途径.该算法采用传统计算流体力学技术将分子运动和碰撞解耦处理,若采用显式格式将受格式稳定条件限制,在模拟超声速流动尤其是近连续流和连续流区的流动时计算效率较低.为了提高计算效率,扩展其工程实用性,采用上下对称高斯-赛德尔(LU--SGS)方法和有限体积法构造了求解玻尔兹曼模型方程的隐式方法,同时在物理空间采用能处理任意连接关系的多块对接网格技术.通过模拟近连续过渡区并排圆柱绕流问题,计算结果与直接模拟蒙特卡洛方法模拟值吻合较好,验证了该方法用于跨流域空气动力计算的可靠性与可行性.
  • 结构振动对大型激波风洞气动力测量的干扰 免费阅读 下载全文
  • 激波风洞起动过程形成冲击载荷激励测力系统的结构振动,气动力测量过程中振动尚未衰减,测力过程可以看作是一个动态的过程,激波风洞中天平输出信号包含了振动干扰的输出信号,现有的解决方法缺乏理论支撑,精度受限.本文应用振动理论方法,得到了自由振动、强迫振动特性的基本解析结果.自由振动特性研究中考查了单个振型对测力的干扰及其影响规律以及干扰量幅值随测力截面相对位置的变化规律.强迫振动特性研究了不同载荷强迫振动下各阶振型对测力的干扰.研究表明,由于干扰量幅值与加速度幅值的"零点位置"不重合,传统加速度惯性补偿存在理论上的缺陷.实验中确定干扰量主要来源需要综合考虑截面位置、载荷作用位置、载荷类型的影响.
  • 一类多孔固体的等效偶应力动力学梁模型 免费阅读 下载全文
  • 一维多孔固体结构可采用等效连续介质梁模型来研究其动力学行为.当类梁结构的高度尺寸和多孔固体单胞结构尺寸相近时,等效模型的力学行为会产生尺寸效应现象.等效经典模型由于不包含尺度参数而无法描述尺寸相关特点,而广义连续介质力学模型则可以准确地考虑尺寸效应的影响.基于偶应力理论,对一类单胞含有圆形孔洞的周期性多孔固体类梁结构,给出了分析其横向自由振动的等效连续介质铁木辛柯梁模型.通过对单胞分析,在应变能等价和几何平均的意义下,定义了等效偶应力介质的材料常数.利用已有的材料常数,推导了等效铁木辛柯梁的动力学微分方程.将实际多孔固体结构进行完全的动力学有限元离散计算,所获得的解作为精确解以检验等效梁模型所获得的频率和振型的精度.振型的比较借助于模态置信准则矩阵方法.大量算例表明,等效偶应力铁木辛柯梁模型在频率和振型两方面均具有较高的计算精度.重点研究了单胞孔径的相对大小、类梁结构高度与单胞尺寸比以及类梁结构长高比对等效梁模型精度的影响.在此基础上,偏保守地建议了多孔固体类梁结构自振分析方法.
  • 梯度型非局部高阶梁理论与非局部弯曲新解法 免费阅读 下载全文
  • 针对文献中关于纳米结构刚度受非局部效应影响趋势的不一致预测,基于梯度型的非局部微分本构模型,利用迭代法及泰勒展开法求得了非局部高阶应力的无穷级数表达,非局部应力相当于经典弯曲应力与非局部挠度的逐阶梯度之和.然后推导了梯度型非局部高阶梁弯曲的挠曲轴微分方程,并结合正则摄动思想,求解了非局部挠度的表达式.最后给出数值算例,具体量化挠度受非局部尺度因子的影响大小.研究表明:相比于其经典值,纳米结构的非局部弯曲挠度可呈现出或增大或减小或不变的趋势,考虑梯度型非局部高阶应力降低或提高或不影响纳米结构的刚度,具体结果依赖于外载和边界约束的类型.算例显示外载形式和边界约束条件均各自独立地影响着纳米结构的非局部弯曲挠度,同时首次观察到非局部最大弯曲挠度的位置可能受非局部尺度因子的影响.研究结论解决了非局部弹性力学应用于纳米结构的若干疑点,并为理论的发展和优化提供支持.
  • 基于辛理论的载流碳纳米管能带分析 免费阅读 下载全文
  • 基于连续介质力学理论和辛弹性理论,将载流碳纳米管等效为铁木辛柯梁,采用哈密顿变分原理建立了载流碳纳米管的振动控制方程;引入对偶变量将振动控制方程从拉格朗日体系导入到哈密顿体系下;通过波传播方法分析了载流碳纳米管的能带结构;研究了流体密度、流速对载流碳纳米管能带结构的影响;同时计算了载流碳纳米管的散射矩阵.研究发现:管内流速以及流体密度对剪切频率和弯曲频率有着非常重要的影响.研究结果表明:载流碳纳米管的剪切频率和弯曲频率因流体的加入而减小,并随流速及流体密度的增大而减小;通过对数值结果的分析发现:载流碳纳米管由于管内流体、流速以及流体密度的作用,会使得载流碳纳米管变的更"软".其中,哈密顿体系下所得出的载流碳纳米管弯曲频率随管内流体密度的增加而变小,有别于在拉格朗日体系下非局部梁理论所得的结论.同时,数值结果表明散射矩阵是酉矩阵,辛体系下的入射波功率流与反射波功率流相等,即功率流守恒,体现了辛弹性力学理论的优越性.
  • 帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型 免费阅读 下载全文
  • 帘线/橡胶复合材料广泛应用于轮胎等重要工程领域,为了描述其在服役条件下的大变形、非线性、各向异性和高应变率等材料力学行为,基于纤维增强复合材料连续介质力学理论,提出了一种考虑应变率效应的帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型.该模型中单位体积的应变能被解耦为便于参数识别的基体等容变形能、帘线拉伸变形能、剪切应变能和黏性应变能四部分.给出了模型参数的确定方法,并通过拟合文献中单轴拉伸、偏轴拉伸实验数据,得到了模型参数.利用该模型预测了不同加载和变形条件下的力学行为,并将预测结果与实验结果对比分析.结果表明,考虑黏性模型和不考虑黏性模型对不同应变率变形条件下的预测结果相差很大,且考虑黏性模型的预测结果与实验结果吻合很好.因此,与不考虑黏性模型相比,所提出的各向异性黏-超弹性本构模型能更好地表征帘线/橡胶复合材料在大变形、高应变率条件下的力学特性.
  • 基于连续体损伤理论的硼钢高温成形极限确定法 免费阅读 下载全文
  • 为了应对节能减排及汽车安全性的双重要求,先进高强钢的开发和应用受到愈来愈高的重视.超高强度钢板热冲压成形技术是减轻车身重量、提高汽车抗冲击和防撞性能的重要途径,目前已经成为世界汽车制造行业的热门技术.成形极限是硼钢热冲压成形过程中一个非常重要的表征参数,但由于高温半球形凸模胀形试验(Nakazima)的复杂性造成实验测试面临诸多困难.针对硼钢热冲压成形过程特点,提出将韧性损伤模型与有限元数值模拟技术结合起来预测硼钢高温成形极限的方法.在连续体损伤力学基础上,建立了考虑有效应力和等效塑性应变对微孔损伤影响的勒迈特(Lemaitre)韧性损伤演化方程,在损伤耗散势函数中引入了等效塑性应变因子,从而寻找到能够准确反映硼钢在奥氏体状态下的成形特性的勒迈特耗散势函数.选取基于遗传算法的基于非支配排序的多目标优化算法(NSGA-II)与有限元分析软件"FORGETM"相结合的方法优化韧性损伤模型中材料的损伤因子,并利用优化后的损伤因子准确预测到板料成形过程的拉伸失稳和断裂现象.将建立的韧性损伤模型引入到硼钢高温半球形凸模胀形有限元仿真模型中,通过预测的成形极限与实验测定结果的比较,验证了所提韧性损伤模型预测硼钢高温成形极限的可靠性.
  • 考虑夹杂相互作用的复合陶瓷夹杂界面的断裂分析 免费阅读 下载全文
  • 复合材料中夹杂含量较高时,夹杂间的相互作用能显著改变材料细观应力应变场分布,基体和夹杂中的平均应力应变水平也会发生较大变化,导致复合材料强度等力学性能发生显著变化.为修正单一夹杂模型运用在实际材料中的误差,基于相互作用直推估计法,建立一种考虑含夹杂相互作用的夹杂界面裂纹开裂模型.首先根据相互作用直推估计法,得到残余应力和外载应力共同作用下夹杂中的平均应力,再计算无限大基体中相同的夹杂达到相同应力场时的等效加载应力,将此加载应力作为含界面裂纹夹杂的等效应力边界条件,在此边界条件下求得界面裂纹尖端的应力强度因子,进而得到界面裂纹开裂的极限加载条件,并分析了夹杂弹性性能、含量、热残余应力、夹杂尺寸等因素对界面裂纹开裂条件的影响.结果表明,方法能够有效修正单夹杂模型运用在实际材料中的误差,较大的残余应力对界面裂纹开裂有重要的影响,夹杂刚度的影响并非单调且比较复杂;在残余应力较小时,降低柔性夹杂刚度或者增大刚性夹杂刚度都有利于提高材料强度;扩大夹杂尺寸将导致裂纹开裂极限应力显著降低,从而降低材料强度.
  • 一类碰撞振动系统在内伊马克沙克-音叉分岔点附近的局部两参数动力学 免费阅读 下载全文
  • 考虑一类具有对称性的三自由度碰撞振动系统.系统的庞加莱映射在一定条件下存在对称不动点,对应于系统的对称周期运动.根据对称性导出庞加莱映射P是另外一个隐式虚拟映射Q的二次迭代.推导了庞加莱映射对称不动点的解析表达式.根据映射不动点的稳定性及分岔理论,映射P的对称不动点发生内伊马克沙克-音叉(Neimark--Saker-pitchfork)分岔对应于映射Q发生内伊马克沙克-倍化(Neimark--Sakerflip)分岔.利用隐式虚拟映射Q,通过对范式作两参数开折分析,研究了映射P的对称不动点在内伊马克沙克-音叉分岔点附近的局部动力学行为.碰撞振动系统在这个余维二分岔点附近的局部动力学行为可能表现为投影后的庞加莱截面上的单一对称不动点、一对共轭不动点、单一对称拟周期吸引子以及一对共轭拟周期吸引子.数值模拟得到了内伊马克沙克-音叉分岔点附近的各种可能情况.内伊马克沙克-分岔和音叉分岔互相作用可能产生新的结果:对称不动点虽然首先分岔为两个共轭不动点,但是这两个共轭不动点是不稳定的,最终收敛到同一个对称拟周期吸引子.
  • 旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向 免费阅读 下载全文
  • 对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的所有项.研究表明,高次耦合模型不仅适用于小变形问题,而且还适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理大变形问题上的不足.旋转悬臂薄板相邻两阶模态间既有柔和的频率转向现象也有剧烈的频率转向现象.柔和的频率转向伴随着的振型转换的过程是连续的,而剧烈的频率转向伴随着的振型转换的过程则是不连续的.相隔多阶模态间存在传递性频率转向,并伴随着振型转移.
  • 超空泡运动体圆柱薄壳的非线性动力屈曲分析 免费阅读 下载全文
  • 超空泡运动体的动力屈曲失稳具有隐蔽性、突发性和危险性,因而必须研究清楚运动体的失稳区域边界及失稳振幅.将超空泡运动体模拟成受轴向周期载荷作用的细长圆柱薄壳,给出非线性几何方程、物理方程和平衡方程,建立细长圆柱薄壳带有非线性项的动力屈曲微分方程组;依据非线性项的形式,给出合理的非线性位移表达式,得到具有周期性系数的非线性横向振动微分方程;采用伽辽金变分法和和鲍洛金方法,获得带有周期性系数和非线性项的马奇耶方程;求解非线性马奇耶方程,得到第一、第二阶不稳定区域内的定态振动振幅的解析表达式;绘制超空泡运动体的非线性参数共振曲线,分析航行速度、载荷比例系数、轴向载荷频率和振型对参数共振曲线的影响.以上研究为建立基于参数共振的圆柱薄壳动力失稳的可靠性分析及基于参数共振可靠性的结构动力优化设计的奠定了理论基础.
  • 一类分段光滑隔振系统的非线性动力学设计方法 免费阅读 下载全文
  • 分段光滑隔振系统是一类具备分段刚度或阻尼的非线性动力学系统,在振动控制领域中具有广泛代表性,诸如限位隔振系统、分级汽车悬挂等.分段光滑的刚度或阻尼特性能够实现隔振系统的特定动力学性能及提升隔振性能,如抑制共振响应、提升共振区隔振性能等,但是亦会给隔振系统的动力学行为带来诸多不利影响.以分段双线性分段光滑隔振系统为理论模型,系统研究了摒除不利于隔振的非线性动力学现象设计方法,包括幅值跳跃、周期运动的倍周期分岔等.首先,利用平均法与奇异性理论给出了主共振频响曲线拓扑特征的完整拼图.研究结果表明,参数空间分为4个区域,其中2个区域存在幅值跳跃,而其产生跳跃原因分别由鞍结分岔与擦边分岔所导致;基于此提出避免主共振跳跃的设计方法.其次,建立了隔振有效区内周期运动的庞加莱映射,通过特征值分析给出了避免倍周期分岔发生的条件,证实增大阻尼可以抑制倍周期分岔的发生.最后通过数值仿真分析了噪声对多稳态运动的影响.研究结果发现在噪声影响下,分段光滑隔振系统的响应会在不同稳态间跃迁,非常不利于隔振.因此,在完成跳跃与倍周期分岔的防治设计后,应采用数值仿真校验系统是否存在多稳态运动.
  • 树形多体系统动力学约束力算法 免费阅读 下载全文
  • 多体系统高效动力学算法一直是多体系统动力学的重要研究方向.近年来,众多高效算法虽然在提高解算效率方面取得了一定研究成果,但大多无法直接给出多体系统的显式动力学方程或解算系统约束力.基于以上问题,研究了适用于任意树形多体系统动力学解算的约束力算法(constraint force algorithm,CFA)及其串行化应用.约束力算法可在解算多体系统动力学的过程中对系统约束力进行求解,该算法串行化后计算量仅与自由度成线性关系.通过分析树形多体系统中任意节点处的动力学、运动学递推关系并讨论系统方程的组集方法,将仅适用于链状系统的算法推广至任意树形系统,并给出了其串行化应用方法以提高算法效率.在数值仿真中,将所提算法与递推算法进行对比,验证了所提出的约束力算法的准确性;此外,通过对比4种不同算法在相同工作环境下解算同一模型时的处理器运行时间,证实了串行化约束力算法的高效性.
  • 基于传递函数法的水下消声层声学性能研究 免费阅读 下载全文
  • 潜艇在水下潜航时,为防止敌方声呐的探测,需要采用各种主被动手段来降低自身的噪声,其中主要手段就是在潜艇外壳覆盖黏弹性消声瓦结构.针对潜艇消声瓦结构降噪问题,考虑结构两侧的流体负载,建立了潜艇壁面水下消声覆盖层的消声理论模型.将潜艇壁面结构简化为无曲率的无限大薄板,基于基尔霍夫(Kirchhoff)薄板理论和声波方程,应用传递函数法导出了消声覆盖层的声压插入损失.利用所建理论模型进行了数值计算,讨论了不同的内侧流体介质、艇壳厚度、消声层厚度和孔腔形状对壁面结构振动与声学性能的影响.研究发现,内侧介质为空气时,在低频段,消声层对结构振动的削弱量小于消声层加入后艇壳振动的增强量,故消声层的加入反而使壁面结构的振动增大;在高频段,覆盖消声层后壁面结构的振动明显减小.内侧介质为水时,覆盖消声层后,壁面结构的振动在全频段均减小,且减小量随频率的增加而增加.增大艇壳厚度及消声层厚度有利于潜艇壁面结构的减振降噪.当消声层孔腔内径沿潜艇内侧至外侧的方向先减小再增大时,消声层在高频段减振降噪效果较佳;当孔腔内径沿潜艇内侧至外侧的方向先增大再减小时,消声层在中频段的减振降噪效果更好.
  • 汽车侧面和斜碰撞中人体胸部损伤响应数值分析 免费阅读 下载全文
  • 车辆侧面和斜碰撞在导致乘员严重损伤的交通事故中占有相当大的比例,但与正面碰撞事故研究相比仍缺少对车内乘员在侧面和斜碰撞中的胸部损伤生物力学的深入研究.因此本文采用数值模型来分析这两种碰撞载荷下的人体胸部生物力学响应以及损伤相关的物理参数.首先,将自主开发验证的胸部、头颈部和下肢有限元模型相结合,建立了一个完整的人体坐姿有限元模型;然后,采用该坐姿模型模拟了文献中的7例尸体胸部侧面碰撞和斜碰撞实验;仿真计算获得的碰撞力、胸部变形量和力–变形等损伤相关的响应曲线都在对应的生物力学实验曲线走廊范围内;仿真与实验结果对比表明了坐姿模型的有效性;从仿真结果发现碰撞力峰值较接近于实验结果的较大值,而变形量趋向于实验结果的较小值;同时,侧面碰撞条件下所得到的碰撞力峰值比斜碰撞中稍大,峰值出现的时刻较早;而侧面碰撞中胸部变形量峰值比斜碰撞中较小,出现的时刻同样较早,这与实验结果所呈现的趋势一致.分析说明在相同载荷强度下侧面碰撞胸部耐受限度高于斜碰撞时的耐受限度.该胸部有限元模型可较准确地再现侧面碰撞和斜碰撞生物力学实验中的胸部响应过程,具有较好的生物逼真度,可进一步用于侧面碰撞和斜碰撞中乘员胸部损伤生物力学研究.
  • 海上浮油定位浮标的力学分析与尺寸优化 免费阅读 下载全文
  • 海面发生原油泄漏后,采用海上浮油跟踪定位浮标锁定油污飘逸轨迹,实现对溢油的跟踪定位.定位浮标的定位能力受到浮标内部的吸油材料对原油的吸附能力以及海洋风的影响,吸附能力越强则定位浮标与油污结合越紧密,定位效果越好.首先,从吸油材料受力分析出发,通过室内实验,采用杠杆放大原理对吸油材料受到的风载荷进行测量,并研究风载荷随着吸油圆盘直径的变化趋势,得到了风载荷随着圆盘直径的增大呈线性增大;对吸油材料受到的黏附力随着吸油圆盘直径的变化趋势进行研究,表明黏附力与圆盘直径呈二次方程关系,随着圆盘直径的增大,黏附力会急剧增大.其次,对黏附力的组成进行分析,研究认为黏附力由分子间作用力、液体表面张力及剪切黏性力组成,对这3种作用力的大小进行测量计算对比,发现分子间作用力为主要作用力,液体表面张力及剪切黏性力比分子间作用力低1~2个数量级.最后,基于浮标正常工作时黏附力应该大于风载荷的原则,将实验得到的风载荷和黏附力随着圆盘直径变化规律推广到大风速和大圆盘直径下,研究了恶劣海况条件下圆盘直径变化对浮标受力的影响,得到了适应恶劣海况条件的圆盘最小直径为38 cm.
  • 力学学科“十二五”国家自然科学基金项目申请和资助情况 免费阅读 下载全文
  • 对"十二五"期间力学学科国家自然科学基金项目的申请和资助情况进行了介绍,对5年期间总体趋势以及获资助主要单位和隶属关系进行了分析.着重介绍了面上项目、青年科学基金和地区科学基金的申请和资助情况,包括各分支学科以及研究领域的分布情况,项目申请人、负责人的年龄、职称和性别分布情况.对今后应该关注的问题给出了建议和措施.
  • 中国力学学会2016年学术活动计划 免费阅读 下载全文
  • 向审稿者致谢 免费阅读 下载全文
  • 2015年以来,许多同志为《力学学报》《力学进展》《力学与实践》Acta Mechanica Sinica, Theoretical &Applied Mechanics Letters审阅了大量的稿件,付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高,读者、作者与编者也都从中获得教益.五刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!(名单按姓氏拼音排序,截止日期2015年12月31日)
  • [研究综述]
    飞机结构气动弹性分析与控制研究(胡海岩;赵永辉;黄锐)
    颗粒材料计算力学专题序(周又和;李锡夔)
    [颗粒材料计算力学专题]
    基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力(李锡夔;杜友耀;段庆林)
    基于应力波动的修正非局部流变模型(叶晓燕;王等明;郑晓静[1,2])
    颗粒介质固-流态转变的理论分析及实验研究(费明龙;徐小蓉;孙其诚;周公旦;金峰)
    冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟(章青;顾鑫;郁杨天)
    不同形状混合器中二元颗粒的分聚与混合研究(闫明[1,2];段文山;陈琼;周志刚;张昱[1,2];赵闯;厚美瑛)
    基于颗粒离散元法的连接键应变软化模型及其应用(冯春;李世海;刘晓宇)
    [流体力学]
    环形喷管喷口气泡演化的实验研究(胡俊;姜建玉;于勇;李婷婷)
    基于多块对接网格的隐式气体运动论统一算法应用研究(彭傲平;李志辉[1,2];吴俊林;蒋新宇)
    结构振动对大型激波风洞气动力测量的干扰(孟宝清;韩桂来;姜宗林)
    [固体力学]
    一类多孔固体的等效偶应力动力学梁模型(苏文政;刘书田)
    梯度型非局部高阶梁理论与非局部弯曲新解法(陈玲;沈纪苹;李成;刘鑫培)
    基于辛理论的载流碳纳米管能带分析(李渊;邓子辰;叶学华;王艳)
    帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型(黄小双;彭雄奇;张必超)
    基于连续体损伤理论的硼钢高温成形极限确定法(唐炳涛)
    考虑夹杂相互作用的复合陶瓷夹杂界面的断裂分析(付云伟;张龙;倪新华;刘协权;于金凤;陈诚)
    [动力学与控制]
    一类碰撞振动系统在内伊马克沙克-音叉分岔点附近的局部两参数动力学(乐源)
    旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向(方建士;章定国)
    超空泡运动体圆柱薄壳的非线性动力屈曲分析(王杰方[1,2];安海;安伟光)
    一类分段光滑隔振系统的非线性动力学设计方法(高雪;陈前;刘先斌)
    树形多体系统动力学约束力算法(刘菲;胡权;张景瑞)
    [生物、工程及交叉力学]
    基于传递函数法的水下消声层声学性能研究(叶昌铮[1,2];孟晗[1,2];辛锋先[1,2];卢天健[1,2])
    汽车侧面和斜碰撞中人体胸部损伤响应数值分析(王方[1,2];杨济匡[2,3];李桂兵[2,4];周水庭;韩勇;李凡)
    海上浮油定位浮标的力学分析与尺寸优化(赵海峰;石俊;王斌斌)
    [科学基金]
    力学学科“十二五”国家自然科学基金项目申请和资助情况(张攀峰;詹世革)
    中国力学学会2016年学术活动计划
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