力学学报

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

石万元李友荣 Imaishi Nobuyuki

为了深入理解热毛细对流不稳定性的特征，数值模拟了内环壁加热、外环壁被冷却的硅油环形浅液池内热毛细对流.发现在内外壁间温差相同的情况下，在内壁加热的液层里，流体表面的温度梯度高于外壁加热情况下10%左右；相应地，发生热流体波的临界Marangoni数Ma_{c}=3.06\times 10^{5}(或临界温差\Delta T_{c}=4.58K)低于外壁加热情况下的Ma_{c}=3.34\times 10^{5}(或\Delta T_{c}=5.0K).超过临界条件后，内壁加热液池内形成振荡的多涡胞热流体波，它由共存的两组波数相同、频率和振幅相同、沿周向传播方向相反、沿径向凹向高温壁传播的、弯曲螺旋状的热流体波组成，并相互干涉形成点状波纹.

2008, 40(4): 433-440. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-151

PDF

垂直上升圆管内等温泡状流的数值模拟

王晓冬张孜博屠基元

介绍了描述等温状态下垂直气泡流流动的总体平衡方法(population balanceapproach). 将平均气泡数密度控制方程引入到双流体模型中实现总体平衡. 介绍了描述气泡聚并与破裂机制的Yao和Morel理论模型以及Hibiki等人的实验方法. 利用商业计算流体力学软件ANSYSCFX10, 对圆管特定位置上的5个基本变量：气含率、气泡平均直径、相间表面积浓度以及气体和液体速度沿半径分布进行了模拟计算. 预测结果与实验数据的比较表明，预测结果和实测数据之间有很好的一致性.

2008, 40(4): 441-446. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-320

PDF

模拟畸形波的聚焦波浪模型

赵西增孙昭晨梁书秀

利用改进的高阶谱方法建立了模拟极限波的二维聚焦模型，通过与Baldock(1996)的实验结果和理论值的比较，验证了模型的正确性，并分析了波浪非线性的相互作用对聚焦结果的影响. 通过改进Longuet-Higgins海浪模型，给出了4种实验室聚焦模拟畸形波的波浪模型：极限波聚焦模型+随机波模型；极限波聚焦模型+规则波模型；相位角分布范围调制聚焦模型；相同相位角组成波个数调制聚焦模型. 基于上述完全非线性数值波浪模型，采用不同的能量分配方式，在有限模拟长度和时间内得到了具有不同$H_{\max}/H_{s}$值的畸形波.

2008, 40(4): 447-454. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-270

PDF

随机波浪作用下近岸波流场的数值模拟

唐军沈永明崔雷郑永红

结合近岸波浪抛物型缓坡模型和近岸波流场模型，对近岸不规则波浪及其破碎后所产生的流场进行了数值模拟. 在不规则波浪场的模拟中，采用JONSWAP波浪谱对入射单向不规则波浪要素按等分频率法进行离散，应用考虑波浪不规则性和破碎效应的抛物型缓坡方程对波浪场进行数值模拟，并基于抛物型缓坡方程中的波浪势函数等参数计算波浪辐射应力，以波浪辐射应力为主要动力因素基于近岸流数学模型对近岸波浪破碎所产生的近岸流场进行数值模拟，并对数值模拟结果进行了验证. 模拟结果表明该模型可有效地用于研究波浪破碎产生的近岸波流场.

2008, 40(4): 455-463. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-090

PDF

界面不稳定性引起混合过程的二维数值计算

柏劲松李平邹立勇王涛

在可压缩多介质流体动力学高精度欧拉计算方法多介质流体分段抛物方法(multi-fluid piecewise parabolic method, MFPPM)基础上，运用算子分裂技术，增加二阶空间中心差方法和两步Rung-Kutta时间推进方法计算动力学黏性以及热流部分对流场的影响，发展适用于NS(Navier-Stokes)方程的可压缩多介质黏性流体计算方法多介质黏性流体分段抛物方法(multi-viscousity-fluid piecewise parabolic method, MVPPM). 文中采用MVPPM对英国AWE(atomic weapons establishment)激波管实验进行二维计算，给出了与实验图像基本一致的计算结果；应用MFPPM和MVPPM分别对二维柱对称内爆动力学界面不稳定性及其后期混合过程进行数值模拟，给出内外界面演化、速度历史以及后期中心气穴不同半径内因RT(Rayleigh-Taylor)界面不稳定性引起的混合量分布情况，从计算结果比较可见黏性对物质界面处混合量的分布影响明显.

2008, 40(4): 464-472. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-381

PDF

爆轰驱动高焓激波膨胀管性能研究

高云亮赵伟姜宗林

介绍了中国科学院高温气体动力学实验室JF-16爆轰驱动高焓激波膨胀管的研制进展及其性能测试结果. 性能研究主要测量了入射激波速度和压力曲线. 根据入射激波速度，应用Mirels的黏性激波管理论计算了超高速试验气流的运动速度，然后应用Gaseq软件计算了试验气流的热力学参数. 研究结果表明：在16.35\,m长的JF-16激波膨胀管中获得了流速7\,000\,m/s以上的稳定试验气流，试验时间为50$\sim$100$\mu$s, 试验气流总焓30\,MJ/kg左右.

2008, 40(4): 473-478. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-111

PDF

有限液体负载下压电平板声板波理论分析

陽明益陈继超

主要推导平板声板波受有限液体负载后能量衰减与波速改变情形,以部分波传理论分析该受液体负载的压电平板波传行为,并以一128$^{\circ}Y$向切角的铌酸锂芯片为例,分析前20个声板波受水与甘油负载下的能量衰减,并固定某一平板板波, 针对不同甘油厚度负载下,计算其相速度与衰减变化,该理论分析对于液体负载下的平板板波传感器应用具有极大的参考价值.

2008, 40(4): 479-484. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-301

PDF

线性规律功能梯度材料断裂行为实验研究

许蔚姚学锋

焦散线方法与高速摄影技术结合，对线性规律功能梯度材料的I型静、动态断裂特性进行实验研究，并利用有限元软件进行数值模拟. 首先推导了线性规律功能梯度材料静、动态裂尖的焦散线初始曲线方程和参数方程，提出通过迭代方法根据功能梯度材料的复杂焦散线方程求解应力强度因子. 为对比材料梯度对断裂行为的影响，利用重力沉降法制备了3种梯度变化规律的试件. 然后对功能梯度材料试件进行三点弯曲实验，通过CCD和高速摄影装置采集试件焦散线图像，提取各种静、动态断裂参数. 最后通过与有限元模拟结果进行对比，证明在功能梯度材料断裂实验中焦散线方法的有效性，并详细分析了不同梯度变化规律对材料静、动态断裂性能的影响.

2008, 40(4): 485-495. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-047

PDF

基面力概念在几何非线性余能有限元中的应用

彭一江刘应华

以基面力为基本未知量描述一个弹性系统的应力状态并表征单元的余能，将大变形的余能分解为变形余能部分和转动余能部分，采用Lagrange乘子法放松单元的平衡方程，利用已有的弹性大变形余能原理建立了一种几何非线性显式有限元模型，编制了相应的几何非线性余能原理有限元程序. 数值算例表明：该方法具有较好的收敛性和计算精度，可进行大载荷步的大位移、大转动计算.

2008, 40(4): 496-501. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-340

PDF

关于时空标架变换和物质标架无关性原理

兰志文陈良森扶名福

建立了欧几里德标架无关性的一般表述与某一参考标架\phi下作相对刚体运动的一般曲线坐标、分量表述之间的关系，从而使欧几里德标架无关性的张量表述有相应的分量表述形式.建立这种联系的基础是, 参考标架\phi^\ast 下描述的运动在参考标架\phi 中某坐标系下的分量结果, 对应于\phi下另一相对该坐标系作相同刚体运动的坐标系下描述\phi观测的运动的分量结果. 通过例子说明了Truesdell和Noll用等价动力过程，关于物质标架无关性原理的陈述，比Svendsen和Bertram及Liu的本构关系在参考标架变换下的形式不变性更合理且方便，尤其是对微分方程形式的本构关系更是如此.

2008, 40(4): 502-510. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2006-325

PDF

多柔体系统响应计算的子循环计算方法研究

缪建成朱平陈关龙朱大炜

过去近30年中，柔性多体系统动力学研究取得了巨大的进展，人们的兴趣集中在柔性多体系统建模、计算及实验研究等3个方面. Belytschko等于1979年提出的子循环算法已经成功地应用于结构动力响应的有限元计算中，然而有关柔性多体动力学的子循环算法研究尚未见报道. 该文提出了一种适合于柔性多体系统响应计算的中心差分类子循环算法，在将非线性微分-代数混合方程组(DAEs)缩并为纯微分方程组(ODE)的基础上，推导出快、慢变分量的同步更新公式和子步更新公式；在变量的数值积分过程中，采用能量平衡计算检查算法的稳定性；算例结果表明该算法可以在保持合适的精度要求下，有效地提高响应的计算效率；对积分步长进行摄动修正可以保持算法的稳定性.

2008, 40(4): 511-519. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2006-496

PDF

旋转运动柔性梁的时滞主动控制实验研究

陈龙祥蔡国平

对旋转运动柔性梁的时滞主动控制进行实验研究，验证时滞反馈控制的有效性. 实验中采用交流伺服电机带动柔性梁旋转运动，柔性梁上粘贴有压电作动器，用于控制梁的弹性振动. 实验研究考虑如下3种情况：(1)仅使用电机扭矩进行控制，电机扭矩存在时滞；(2)使用电机扭矩和压电作动器同时控制，仅压电作动器存在时滞；(3)使用电机扭矩和压电作动器同时控制，电机和压电作动器存在不同的时滞量. 重点通过实验验证时滞反馈控制的可行性和有效性.

2008, 40(4): 520-527. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2008-010

PDF

双稳随机共振的信号恢复研究

张莹王太勇冷永刚邓辉丁千

针对双稳随机共振输出波形失真的问题,从还原粒子运动轨迹的角度提出了波形恢复公式.通过将其应用于双稳系统对无噪阈上信号的响应输出,揭示了由粒子跃迁经过系统拐点引起的轨迹突变,及其在恢复波形的表现形式.鉴于阈下随机共振系统中噪声的随机影响,引入级联双稳系统对残余噪声进行二次调节,同时采用参数调节的恢复系统对波形进行恢复.数值仿真表明,该法直接应用于系统输出,适合处理有限长的时间数据,可以有效地估计噪声背景下微弱信号的时域波形.

2008, 40(4): 528-534. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-472

PDF

初始应力状态对材料层裂破坏特性影响研究

张世文刘仓理李庆忠刘乔

通过对球面飞片加载条件下的应力/应变状态分析表明采用施加径向应变方法可以近似模拟球面加载的受力过程. 采用过盈配合的热装配方法对平面样品施加了径向预应变，一维平面应变气炮实验结果显示初始预应力(变)明显降低了LY12铝层裂强度. 从空洞长大基本原理出发分析了各向异性受力条件下空洞长大的路径和所消耗能量不同于各向同性应力加载.通过数值模拟对含损伤的材料本构模型进行分析，得到了材料层裂强度与其外部宏观应力场密切相关，也间接的与构型相关的结论.

2008, 40(4): 535-542. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2006-619

PDF

基于主列筛选的动态测试传感器配置方法研究

费庆国李爱群缪长青张令弥

动态测试是获取结构真实动态特性的重要手段之一，传感器配置对于保证动态测试数据的信息量有着重要的影响. 尤其是对以试验模态分析为目标的动态测试，传感器配置对于模态分辨率更是决定性因素. 在振型独立性的基础上，提出了一种基于主列筛选的传感器配置方法. 与现有的逐步累积类或逐步消减类方法相比，该方法无需迭代，一次选择所有测试自由度，计算量小. 为了量化比较传感器配置的效果，定义了4个度量指标. 采用卫星天线模型进行了数值仿真，结果验证了基于主列筛选的传感器配置方法的有效性.

2008, 40(4): 543-549. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-244

PDF

粉末热压扩散与应力场耦合的力学模型

吴艳青黄风雷

以弹性接触应力场为初始条件，建立了热压条件下球形颗粒表面扩散与应力场耦合的力学模型. 引入包含表面能项级数形式的应力函数，以描述随时间演化的表面扩散过程及扩散对应力场演化的影响. 而应力场通过改变化学势梯度，又会促进(或阻止)表面扩散结合的进程.利用该模型分析了压力、温度和界面区应力场演化对致密化参数的影响. 比较了满足粘着或非粘着对结合宽度和应力分布的影响，将考虑粘着的弹性接触应力场作为初始条件，分析了弹性变形和表面扩散共同驱动的粉末冶金热压烧结致密化规律.

2008, 40(4): 550-556. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2006-489

PDF

环扇形薄板弯曲问题的环向辛对偶求解方法

姚伟岸孙贞

根据平面弹性与薄板弯曲问题的相似性原理，极坐标系板弯曲的弯矩函数被引入作为原变量，并通过恰当的辛内积定义建立了环扇形薄板弯曲问题的一个辛几何空间. 然后应用类Hellinger-Reissner变分原理，导出了辛几何空间的对偶方程，从而将环扇形薄板弯曲问题导入到辛对偶求解体系. 于是，分离变量和本征展开的有效数学物理方法得以实施，给出环扇形薄板弯曲问题的一个分析求解方法. 具体讨论了两弧边简支和两弧边一边固支一边自由薄板的本征问题，分别导出它们对应的本征值超越方程和本征向量，并给出原问题本征展开形式的通解. 最后，给出了两个算例的分析解并与已有文献或数值方法的解进行了对比，结果表明该方法有很好的收敛性和精度.

2008, 40(4): 557-563. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-417

PDF

压电－弹性层合梁的自由振动分析

李阳石志飞

将状态空间法和微分求积法相结合，分析了压电-弹性层合梁的自由振动.通过微分求积把状态方程在每一个节点处离散，进而求得解答. 选用不同的节点数目，分析了方法的收敛性. 计算结果与相关文献的结果能较好地符合. 该方法对于分析压电-弹性层合梁的工程振动问题非常方便.

2008, 40(4): 564-571. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-433

PDF

具有内共振的两个耦合Rossler振子的相位同步

刘勇王作雷毕勤胜

讨论了具有内共振线性和非线性耦合系统的混沌相位同步. 通过引入混沌运动的相位定义说明2个子系统固有频率的调谐参数$\sigma$对相位同步的影响. 随着线性耦合力的增加，相位同步效应增强，然而随着非线性耦合力的增加，相位同步效应减弱. 揭示了耦合系统的相位动力学与Lyapunov指数变化有关.

2008, 40(4): 572-576. doi: 10.6052/0459-1879-2008-4-2007-499

PDF

留言板

2008年第40卷第4期

通知公告MORE+

精品文章MORE+

下载中心

作者中心

留言板

2008年 第40卷 第4期

通知公告MORE+

精品文章MORE+

下载中心

作者中心

2008年第40卷第4期