力学学报

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王卫标, 武清玺, 金伟良, 卓家寿

在研究岩土工程的整体稳定可靠度分析及二维随机界面元法的基础上，建立了等参随机界面元法的数学模型，推导了基本公式，编制了计算程序，以均质边坡的抗滑可靠度分析作为数值算例，并就计算结果进行了分析和探讨.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2000-388

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王旭, 沈亚鹏

通过采用解析延拓和共形映射技术，获得了压电复合材料中有关Eshelby夹杂几个典型问题的精确弹性解答，即横观各向同性压电介质中任意形状的Eshelby夹杂与圆柱异相夹杂间相互作用；一般各向异性压电介质中任意形状的Eshelby夹杂与双压电材料所形成界面的相互作用. 成功求解这些问题的关键在于构造一个辅助函数. 与Ru所采用的方法不同，所引入的辅助函数在无穷远点不存在极点，从而使得所展开的分析更加自然合理. 分析结果清楚地揭示出Eshelby夹杂的存在对压电复合材料机电耦合响应将产生不容被忽视的影响. 很典型的一个例子是当一个Eshelby椭圆夹杂与圆柱异相夹杂相互作用时，每个夹杂体内部的应力场和电场都将是不均匀的；另一个例子是位于界面附近的Eshelby 夹杂有可能是界面发生损伤的一个重要原因.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-061

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横观各向同性含液多孔介质中的瑞利波

刘凯欣, 刘颖

基于Biot的孔隙介质理论研究了横观各向同性含液饱和多孔介质中瑞利波的传播特性. 考虑介质内的流体特性及固体颗粒的可压缩性，导出了广义瑞利波的三维复特征方程，给出了瑞利波的存在条件. 并且，通过数值计算讨论了横观各向同性含液饱和多孔介质中的瑞利波波速、质点的运动轨迹和频散特性、以及流体黏度对瑞利波传播特性的影响.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-086

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非牛顿流体在非均质油藏渗流压力场实验

王家禄, 沈平平

在非均质油藏模型上进行非牛顿流体流动物理模拟实验，对比研究水驱、聚合物驱和交联聚合物对提高石油采收率的影响. 通过布置高精度的压差传感器测量不同驱替过程模型中的渗流压力场的动态变化,成胶后的交联聚合物封堵了高渗条区，改变了油藏内流体流动方向，驱替出低渗区内油，提高了采收率.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-107

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结构动力学模型中阻尼特性参数的修正

罗漳平, 向锦武

将结构分析计算的稳态位移响应和相应实测数据的差异映射为具有能量意义的误差范数，通过最小化该误差范数来修正与结构系统有关的阻尼特性参数. 通过计算的或实测的频响函数获得稳态响应数据，使用的幅值在理论上完全包含了所有的复模态信息, 参数修正过程采用迭代的方式. 给出仿真算例，并对实验数据有噪声和无噪声两种情况进行了研究，结果表明方法合理且可行.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-143

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应变局部化分析中两类不同材料模型的讨论

张洪武

特定情况下单相固体材料率相关模型与多孔介质中的渗流作用均对问题的动力应变局部化分析产生内尺度律效应，对两类问题基本解之间的关系进行讨论，给出了两类不同材料模型解之间的若干联系.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-146

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紧支试函数加权残值法

张雄, 宋康祖, 陆明万

将紧支函数引入加权残值法中，提出了紧支试函数加权残值法，其数值格式具有和有限元相似的窄带系数矩阵，提高了加权残值法的计算效率. 在紧支试函数加权残值的基础上，导出了紧支试函数直接配点法、紧支试函数Hermite配点法和紧支试函数最小二乘配点法的具体格式，并且对几个典型算例进行了分析. 与配点法相比，这些方法精度高，稳定性好, 而与Galerkin法相比，这些方法效率高.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-173

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基于自适应BP神经网络的结构损伤检测

朱宏平, 唐家祥

描述基于人工神经网络的结构损伤检测的基本步骤以及该方法在实际5层钢框架结构损伤检测上的应用. 提出了一种改进的BP神经网络方法，它能够解决传统BP神经网络在实际应用中存在的两个问题：收敛速度慢并存在局部极小. 其基本思想是引入动态自适应算子加速传统BP算法的梯度下降速度，从而提高运算速度，通过自调节保证学习过程中每一时刻具有较大的sigmoid函数值，从而可以避免局部极小. 数值仿真结果表明基于该自适应神经网络的结构损伤检测方法具有强的鲁棒性，而且与传统的BP神经网络相比，不仅提高了计算速度，并且具有很高的精度. 最后，实例的应用也证明了该方法的有效性.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-175

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非线性随机系统的独立失效模式可靠性灵敏度

张义民, 刘巧伶, 闻邦椿

较好地解决了具有独立失效模式的多自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析问题. 应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式，从而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度，并放松了随机参数的分布概型和激励类型.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-185

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均布载荷作用下带边缘大波纹膜片的非线性弯曲

袁鸿, 刘人怀

采用轴对称旋转壳体的简化Reissner方程，研究了在均布载荷作用下具有硬中心的带边缘大波纹膜片的非线性弯曲问题. 应用积分方程方法，获得了具有夹紧固定和滑动固定两种外边界的膜片的特征关系，即荷载-中心挠度曲线. 作为算例，给出了夹紧固定膜片中的应力分布.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-188

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流体力学两种格式能量守恒比较

曹雄, 晋长秋, 于明

Lagrange系统下的非定常流体力学数值方法中,使用非守恒型能量方程获得的总能量(内能与动能之和)的误差大小是鉴别一种格式好坏的重要标志之一. 讨论在柱坐标系下两种有限元方法的离散格式及其能量守恒性. 一种是采用由因子r-1来加权插值基函数的Galerkin有限元方法，即面平均格式；另一种是直接加权插值基函数的Galerkin有限元方法，即体平均格式. 误差分析表明体平均格式具有较小的能量守恒误差，数值计算结果也显示出体平均格式能量守恒误差比面平均格式明显小.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-201

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飞机谱载下铝合金锪窝孔结构腐蚀疲劳研究

沈海军, 郭万林, 吕国志

通过战斗机谱载下7475-T761铝合金紧固孔试件空气与3.5% NaCl环境中的疲劳试验和断口分析，得到了相应结构疲劳全寿命和孔边角裂纹的裂纹长度-寿命数据. 通过三维有限元分析得到了孔边角裂纹的应力强度因子. 采用我们新近发展的三维疲劳寿命分析软件，基于材料裂纹扩展基准曲线和一组直通孔实验数据，对锪窝孔结构角裂纹的疲劳和腐蚀疲劳扩展寿命进行了预测. 结果表明，提出的基于三维断裂力学的寿命预测方法和软件对复杂结构的全寿命有精确的预测能力，比传统的局部应变法优越，可适用于复杂环境下三维结构的疲劳寿命分析.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-222

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复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计

袁振, 吴长春

提出复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计新模型，模型的优化目标是获得具有最大宏观剪切特性加权和的单胞形式. 通过模型和均匀化方法及优化技术可以获得优化的微结构单胞，进而改善或者得到最优宏观弹性特性的复合材料. 为了便于制造和应用，胞体材料用来获得复合材料的极值剪切模量. 最后的优化结果表明，该模型连同数值处理技巧可以非常有效地实现微结构的拓扑优化设计.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-256

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缺陷孔对平面裂纹应力强度因子的影响

王元丰, 蒲军平

带有裂纹和缺陷孔洞的板的问题是一个多连域的边值问题，这类问题适合用边界元法所具有的高精度特性来求解. 采用子域边界元法，在平面应变的条件下对存在中心裂纹的平面板受远处拉伸和剪切载荷的作用进行了数值分析. 研究了圆形孔洞对I型和II型应力强度因子的影响，与有限元法进行了对比，求解结果更加精确. 计算了椭圆形孔对I型应力强度因子的影响，得到了一些有意义的结果，并对移动接触弹性体作用下的带裂纹板进行了钻孔研究.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-261

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压剪载荷作用下界面裂纹尖端场的研究

李永东

建立了弹性-幂律蠕变双材料界面裂纹准静态扩展的力学模型，求得了裂纹尖端应力、应变和位移场分离变量形式的解及其数值结果; 讨论了材料性能参数对裂纹尖端场的影响; 计算和分析了界面裂纹的摩擦效应，并且得出了给定条件下裂尖场的轮廓图形.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-276

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界面裂纹问题中的弹性T项和应力强度因子

师俊平, 莫宵依, 刘协会

研究两相材料有限板含单边界面裂纹的断裂力学特性，对不同的材料组合用广义变分法分析了不同尺寸试件和裂纹长度下的应力强度因子和弹性T项，讨论了材料特性对应力强度因子和弹性T项的作用. 分析了试件尺寸和裂纹长度对应力强度因子和弹性T项的影响.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-280

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与冲蚀有关的粘着与犁沟摩擦系数

陈大年, S.T.S.Al-Hassani, 俞宇颖, 尹志华, 沈雄伟, 陈建平

提出一种与冲击磨损有关的有效摩擦系数，它被定义为冲击过程中，每一瞬间的切向有效摩擦力与法向载荷之比. 有效摩擦力被表示为剪切项与犁沟项之组合. 剪切项依赖于剪切金属接合点的状态------滑移或滚动. 犁沟项依赖于冲击物在冲击途中使靶材料发生移动的状态. 此有效摩擦系数被应用于研究刚性球自由斜冲击延性靶问题. 在忽略剪切项仅计及犁沟项的情况下，研究表明，Hutchings实验中的有效冲击摩擦系数是冲击过程与初始冲击角的函数，就时间平均而言，大于Hutchings为拟合计算与实验结果所取的摩擦系数常值0.05. 有迹象表明，对于与固粒延性冲蚀有关的刚性球自由斜冲击延性靶问题，在一定条件下，有效摩擦系数主要由犁沟效应确定.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-302

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应用于激波/边界层相互作用的非线性湍流模式

杨晓东, 马晖扬

选择8个近年来有代表性的非线性湍流模式，研究2个跨声速激波/边界层相互作用问题. 采用的非线性湍流模式包括4个二阶模式和4个三阶模式. 2个跨声速激波/边界层相互作用的流动是轴对称圆弧突起绕流和二维管道突起流动. 通过数值计算结果和实验结果的比较，对有关的非线性湍流模式进行评估和分析. 计算结果表明，非线性模式的模化系数与平均流动应变不变量以及涡量不变量有关，反映了湍流的各向异性，比线性模式优越得多.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2001-393

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无黏流场中结构振动的气动非阻尼现象

刘子强, 崔尔杰

研究跨音速飞行航天器的流-固耦合振动非阻尼现象的作用机理. 研究表明，流场中的跨音速激波过程是此类非阻尼现象不可忽略的基本原因之一；由于流场对物体振动响应的滞后，形成了周期变化的分布气动力与物体运动之间有规律的相位差异，这种相位差可以引发局部的非阻尼的脉动力作用. 这一机制与流场中的黏性过程如边界层和分离流动无关. 单纯考虑黏性现象对非阻尼作用影响的认识是有缺陷的.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2002-051

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变深度浅水域中非定常船波

陈波, 吴建康

以Green-Naghdi(G-N)方程为基础，采用波动方程/有限元法计算船舶经过变深度浅水域时非定常波浪特性. 把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接加在Green- Naghdi方程里，以描述运动船体和水面的相互作用. 以船为算例，给出自由面波高，波浪阻力在船舶经过一个水下凸包时变化规律，并与浅水方程的结果进行了比较. 计算结果表明，当船舶经过凸包时，波浪阻力先增加，后减少，并逐渐趋于正常. 同时发现，当船速小于临界速度时， G-N方程给出的船后尾波比浅水方程的结果明显，波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高，频率散射必须考虑. 当船速大于临界速度时，G-N方程的计算结果与浅水方程差别不大，频率散射的影响可以忽略.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2002-063

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空间发展圆管转捩的直接数值模拟

陈健, 崔桂香, 许春晓, 张兆顺

利用直接数值模拟研究圆管流动中由局部壁面引入的周期性吹吸(PSB)扰动沿流向的空间发展，流动的雷诺数Re选定为3000. 在临界幅值的PSB扰动下，在较短的圆管内，圆管中的扰动沿流向快速增长，在足够长的圆管内，扰动沿流向持续增长发生转捩，流动发展到湍流阶段.

2003, 35(1). doi: 10.6052/0459-1879-2003-1-2002-073

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