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1999年  第31卷  第5期

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论文
油滴在液-液旋流分离中的随机轨道数值模拟
陆耀军, 周力行, 沈熊
在不考虑相间相互作用的条件下，对水相采用DSM湍流模型，油相采用随机轨道模型，成功地模拟了两组不同粒径的油滴群在两种典型液一液旋流分离管中的运动轨迹，较好地揭示了不同粒径油滴在旋流管中的分离过程．通过比较可知油滴在优选结构旋流管中的捕集过程明显比F型旋流管中快，有关结果与对该两种旋流管的分离特性研究结果相吻合，由此说明了优选结构旋流管具有更好的分离作用．
1999, 31(5): 513-520. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-062
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数值模拟在钱塘江涌潮分析中的应用──Ⅰ.数值计算方法
苏铭德, 徐昕, 朱锦林, 韩耀宗
利用数值模拟的方法对钱塘江涌潮从杭州湾口开始形成、发展直至消失的全过程进行了深入全面的描写．从杭州湾口到钱塘江出口，采用二维圣维南浅水波方程描述水波的运动，而在钱塘江河内采用一维圣维南浅水波方程描写涌潮的发展过程．详细描述用于一维和二维圣维南方程计算钱塘江涌潮的数值计算方法，首次把无结构网格上的NND格式应用于求解二维圣维南方程，并给出了详细的推导过程．对上下游水边界分别采用无反射边界条件和特征线方法，而对于动边界问题本文也给出了相应的处理方法．
1999, 31(5): 521-533. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-063
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复合型韧性断裂实验和控制参数
左宏, 陈宜亨, 郑长卿
通过对不同韧性材料在各种平面复合载荷形式下裂纹启裂阶段裂端变形、启裂位置和扩展方向的系统的宏微观实验验证及计算分析，考察了韧性断裂参数空穴扩张比的分布特征和裂纹启裂及扩展方向的关系．得到：对于不同韧性的材料，在裂端的钝化变形区域，空穴扩张比的极大值区对应干裂纹的启裂位置，裂纹启裂时钝化裂端前缘空穴扩张比的临界值不敏感于复合比的变化．而对于裂纹启裂后的扩展方向，则需根据具体材料在相应的特定区域中比较空穴扩张比参数极大值的分布特征，需经进一步的分析，从而确定裂纹的扩展方向．实验及计算结果表明，尽管复合型断裂时裂纹启裂及扩展的机理极其复杂，用于韧性材料复合型断裂的空穴扩张比参数仍能很好地预测裂端的启裂及扩展方向，可作为复合型韧性断裂过程的控制参数．
1999, 31(5): 534-541. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-064
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含有限裂纹弹性体中二次反射波的影响
孟宪红, 柳春图
处理了无界体中一无限长、有限宽的平面应变裂纹，对任意入射膨胀波的散射问题．这里采用了Wiener－Hopf技术及标准迭代方法，得到了二次反射波到达后的应力强度因子的解析表达式，并给出了数值结果。
1999, 31(5): 542-549. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-065
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非均匀复合材料的动态热弹性断裂力学分析
王保林, 杜善义, 韩杰才
对非均匀复合材料的动态热弹性断裂力学问题进行了研究，假设材料参数沿厚度方向为变化的，沿该方向将复合材料划分为许多单层，取每一单层材料参数为常数，应用Fourier变换法，在Laplace域内推导出了控制问题的奇异积分方程组，给出了热应力强度因子的表达式，然后利用Laplace数值反演，得出了裂纹尖端的动态应力强度因子．本文的方法具有以下特点：（1）多个垂直于厚度方向的裂纹，（2）材料可以为正交各向异性：（3）考虑了惯性效应．作为算例，研究了带有两个裂纹的功能梯度结构，分析了材料参数的变化对应力强度因子的影响．
1999, 31(5): 550-562. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-066
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双材料基本解弹塑性边界元法
张明, 姚振汉, 杜庆华
提出并研究采用双材料基本解的弹塑性边界元法，得到了内点应力公式中有关奇点塑性应变自由项的完整表达式，并利用非连续边界单元和非连续区域单元解决了当奇点位于界面上时该自由项难于确定，以及计算区域Cauchy主值积分的常塑性应变场法在与界面相连的奇异区域单元上无法实施的困难．采用双材料基本解的弹塑性边界无法针对双材料的结构特点，特别适于分析有关弹塑性双材料界面及界面裂纹问题．
1999, 31(5): 563-573. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-067
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包含两类变量的离散变量桁架结构拓扑优化设计
柴山, 石连栓, 孙焕纯
建立了包含截面和拓扑两类变量的离散变量结构拓扑优化设计的数学模型，该模型考虑了截面变量与拓扑变量间的耦合关系，反映了拓扑优化问题的组合优化本质，可以较好地解决"极限应力"、"最优解的奇异性"等困扰结构拓外优化设计的问题．同时采用相对差商法进行离散变量桁架结构拓扑优化，直接求解包含两类变量的离散变量结构拓扑优化设计数学模型，收到了比较满意的效果．
1999, 31(5): 574-584. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-068
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求解广义特征值问题的多重Ritz向量法
黄吉锋
借鉴子空间迭代法，将求解广义特征值问题的单个初向量的Ritz向量法（下称为单R法）推广为多重Ritz向量法吓称为多R法）；从而解决了单R法在处理重频结构时的漏频问题；且分析指出，奇异的矩阵M将导致一个数值不稳定的Gram－SchmidtM-正交化过程，从而使Ritz向量法导致错误振型．为此提出了解决方案．单R法经上述修正，兼备了高效与可靠两个特点．目前该法已在特殊多高层分析程序ETS5中实现，取得了良好效果．
1999, 31(5): 585-595. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-069
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随机最优控制方法识别动力学系统局部非线性
吴志刚, 赵正聪, 王本利, 马兴瑞
利用随机动态规划方法可以得到线性二次型高斯问题的最优控制解．基于这一结果与系统辨识问题最优控制解的概念，将动力学系统中局部非线性结构参数的辨识问题转化为求解对应线性系统的最优控制问题，利用线性系统随机最优控制的理论与方法，结合FSM（ForceStateMapping）方法，提出了识别动力学系统中局部非线性回复力类型及结构参数的新方法．所研究系统由大的线性子结构与一个或多个非线性子结构组成，其中线性结构的模型参数已知，待辨识量为局部非线性结构参数．
1999, 31(5): 595-602. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-070
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热射流拟序结构中混沌现象的实验研究
周慧良, 卢志明, 任逍涛, 谢锡麟
就开放流体系统中的热射流拟序结构的混沌现象进行了实验研究．发现流场在绝对不稳定情况（S＜0.72）下，环涡模式控制了整个流场．此时相空间中对应的动力系统发生倍周期和Hopf分岔，说明动力系统可通过Feigenbaum和RTN途径进入混沌．相关维、相关熵和Lyapunov指数的计算表明：在一定Re数下，动力系统的时间渐近行为已呈混沌态，表现为奇异吸引子，相关维数D2约为3．80．
1999, 31(5): 603-610. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-071
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多喷口高效能厚翼的研究
王春雨, 孙茂
提出了以下高效能翼型的思想：用多喷口小速度切向吹气控制厚翼上的流动分离，使流动接近于理想流状况，以产生大升力，小阻力；因多喷口小速度吹气耗能小，故翼型的有效升阻比可以很大．基于雷诺平均N－S方程进行了数值模拟实验．主要结果表明：对于厚度为0.4的儒氏翼型，在升力系数高达3．5时，有效升阻比可达约50（单喷口吹气约为23）；对于厚度为0．4的"升力体"翼型，在升力系数达2．2时，有效升阻比可达40（喷口吹气约为10）．
1999, 31(5): 611-617. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-072
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断裂问题特征根的重根探讨
徐永君, 袁驷, 柳春图
利用特征矩阵的秩与特征根所对应的子特征函数空间维数之间的关系。确定了反平面断裂问题和平面断裂问题的特征根可能出现的最大重根数．利用Reissner型板特征根与反平面和平面断裂问题特征根的关系确定其可能出现的最大重根数．得到了反平面断裂问题、平面断裂问题和Reissner板断裂问题可能出现的最大重根数分别为1，2，3．
1999, 31(5): 618-624. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-073
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压电材料中的Bueckner功共轭积分及和J积分M积分的关系
陈宜亨, 田文叶
研究横观各向同性压电材料中裂纹问题，提出了Bueckner功共轭积分在这类材料中的表达式：并通过引出两类辅助的应力-位移-电位移-电势场，证明功共轭积分和这类材料中的J积分和M积分仍然存在简单的两倍关系由此，各类在脆性材料断裂问题中已广泛应用的权函数方法可顺理成章地推广到压电材料的研究中来．这对独立地确定电位移强度因子和经典的I、II型应力强度因子提供了有力的数学上的工具．进而通过计算机械应变能释放率对压电材料中裂纹的稳定做出判断．
1999, 31(5): 625-632. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-074
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张拉结构非线性分析两节点曲线单元有限元法
唐建民, 卓家寿
提出适合张拉结构几何非线性分析的两节点曲线单元有限元方法．假定索元的初始形状呈二次抛物线，根据单索的平衡条件、几何和物理关系建立了索元的位移函数；由拉格朗日应变的定义建立了可以考虑任意次高阶位移影响的索元轴向应变的精确表达式，并基于拉格明日描述方法和虚功原理得到了索元的非线性平衡方程与切线刚度矩阵．采用荷载增量法与Newton－Raphson法相结合的混合法进行了实例计算，结果表明：本文方法的精度明显优于两节点直线索单元，适合于大跨度索阿、索穹顶等张拉结构的几何非线性分析．
1999, 31(5): 633-639. doi: 10.6052/0459-1879-1999-5-1995-075
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