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2011年  第43卷  第1期

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研究论文
喷管对脉冲爆轰发动机性能的影响
李旭东 王春 姜宗林
采用热力学循环分析方法, 从理论上推导了脉冲爆轰发动机(pulse detonationengine, PDE)不完全膨胀条件下的热效率公式, 并定量考察了不同燃烧室初始温度下热循环效率随出口压力比的变化, 研究表明气体膨胀越完全, 工质的热循环效率越高. 应用数值模拟方法分别研究了收缩-扩张喷管和扩张喷管, 比较了它们对PDE推力和比冲的影响, 考察了它们在PDE各个循环阶段的作用. 此外, 还分析了收缩-扩张喷管收缩段引起的反射激波的影响, 理论上反射激波会降低PDE热循环效率和比冲, 但当反射激波马赫数小于1.5时, 对PDE热循环效率的影响很小, 其正面作用占优.
2011, 43(1): 1-10. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-754
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流向振荡圆柱绕流的格子Boltzmann方法模拟
龚帅 郭照立
用一种新近发展起来的格子Boltzmann方法(LBM)在相对较小的雷诺数(Re \le 200)条件下模拟了不可压缩的流向振荡圆柱绕流问题, 考查了涡脱落模态和升阻力特性. 通过模拟, 在近尾流区发现了实验研究中已经发现的对称/反对称的涡脱落模态, 包括有些传统数值方法未发现的模态. 研究了频率锁定区域的范围及其与振幅的关系, 发现振幅越大, 发生锁定的频率区域越宽. 此外还对升阻力进行了定量意义的模拟,研究了振荡频率和振幅与升阻力的关系.
2011, 43(1): 11-17. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-702
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``槽道效应''在鱼群游动中的节能机制研究
王亮 吴锤结
为了揭示鱼群游动中的节能机制, 将自适应网格投影法和浸没边界法进行有机结合,研究了3条鱼组成的鱼群基本单位的自主游动. 为了使鱼群在游动过程中沿直线游动,利用仿生鱼的头部摆动进行了方向控制. 通过研究3条鱼组成的鱼群基本单位发现,当中间的鱼落后于前面2条鱼时, 能够以较低的摆频与前面2条鱼保持相同的速度前进, 即从前面2条鱼的尾涡中吸收了能量, 达到了节能的效果. 当中间的鱼落后大约0.4个身长时游动最省力, 其摆频仅为前面2条鱼的54%, ``槽道效应''的节能效果最明显.
2011, 43(1): 18-23. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-216
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大涡模拟研究展向旋转槽道湍流流动
刘宁
本文用大涡模拟预测了以不同转速做展向旋转的槽道湍流流动，统计平均的流向速度型在壁面附近与已有实验数据符合很好，在通道中部的预测差异也能给出合理解释，对比不同转速的计算结果，表明展向旋转通道的湍流应力和壁面摩擦力在压力面附近提高、在吸力面附近降低，这些高阶湍流统计量的变化规律可以结合湍流应力输运方程加以解释，漩涡识别技术显示了近壁条带结构，其形态和猝发率受旋转附加力的影响发生改变，进而影响壁面摩擦速度的数值和分布，进一步考察垂直流动方向的截面内速度分布，发现旋转引起了垂直壁面方向的流动，形成正负相间排列的流向涡对，并随着转速的增加向压力面靠近。
2011, 43(1): 24-31. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-316
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自由燃烧电弧的磁流体动力学数值模拟
田君国 邓晶 李要建 徐永香 盛宏至
采用基于磁矢量势描述的磁流体动力学模型对直流氩气等离子体自由燃烧电弧进行了数值模拟研究. 通过对电磁场方程组和流体力学方程组的耦合迭代计算, 求解得到了电弧温度场和速度场等重要结果. 计算结果清晰反映出等离子体电弧的高温阴极射流现象, 并与国际同行的实验和数值结果相互对照. 还特别分析了在考虑电极鞘层时对电弧模拟结果的影响. 得到了不同电流下氩气等离子体电弧流动和传热状态变化规律, 有助于在电弧工业应用中进行热分析和电功率控制.
2011, 43(1): 32-38. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-742
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上随体流体驻点附近滑移流动的同伦解析解
朱婧 郑连存 张欣欣
从理论上研究了上随体Maxwell流体在滑移流区的动量传输问题.通过一系列相似变换把控制方程组转化为常微分方程组，利用同伦分析法首次求得了问题的近似解析解. 获得的同伦解析解与文献中的数值解吻合较好. 利用同伦解分析讨论了滑移参数、磁场强度、速度比例参数、吸入喷住参数和流体黏弹性参数对流动的影响.
2011, 43(1): 39-44. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-667
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后掠翼被动层流控制研究
李悦立 李栋 杨永
基于前缘粗糙元阵列的后掠机翼被动层流控制技术的关键在于控制波长的选择. 从控制波与流场相互作用的物理机制出发, 提出了快速波假设. 使用Mack方法求解三维不可压缩Orr-Sommerfeld方程, 研究了无限展长后掠翼的最佳控制波长的选择问题.对于Saric的实验状态采用定点计算方法验证了8mm为控制波长, 使用自适应搜索方法得到了西北工业大学模型在不同状态下的最佳控制波长, 并通过风洞试验实现了转捩的推迟.提出了丝网印刷添加粗糙元阵列技术与混合溶剂升华法, 丰富了实验手段.
2011, 43(1): 45-54. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-766
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对流扩散方程QUICK格式的数值摄动高精度重构格式
朱可 李明军
利用高智提出的数值摄动算法, 把对流扩散方程的常用QUICK格式(黏性和对流项分别用二阶中心和QUICK格式离散)进行了高精度重构, 包括利用离散单元内所有结点的全域重构和分别利用离散单元内上下游结点的上下游重构, 得到两类新的更高阶精度的数值摄动重构格式, 称为高的QUICK格式(G-QUICK格式). G-QUICK格式与QUICK格式相比简单性相当, 但精度更高; 全域重构G-QUICK格式和QUICK格式均为条件稳定, 上下游重构得到一些绝对稳定的G-QUICK格式. 解析分析和数值算例均证实了G-QUICK格式的优良性能, 上下游重构的G-QUICK格式为在对流扩散方程的QUICK格式中避免使用人工黏性提供了新途径.
2011, 43(1): 55-62. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-759
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尖锥头长杆弹侵彻的界面击溃分析
李继承 陈小伟
在Alekseevski-Tate模型基础上, 理论分析了尖锥头长杆弹的界面击溃过程, 分别给出在锥头侵蚀阶段和弹身侵蚀阶段的弹体速度下降及质量侵蚀计算公式; 随后分析弹体的动能损失, 讨论半锥角对弹体动能损失的影响. 通过分析小子弹撞击陶瓷/金属复合靶板的例子, 验证了该理论的正确性, 并对比分析了尖锥头长杆弹与小子弹及平头长杆弹在界面击溃中动能损失之间的差异.
2011, 43(1): 63-70. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-782
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不同环境下气泡脉动特性实验研究
张阿漫 王诗平 白兆宏 黄超
水下爆炸气泡对舰船结构造成严重的毁伤, 海上实船爆炸实验是考核水下爆炸气泡对舰船毁伤威力最直接、最有效的方法, 然而真实情况的舰船水下爆炸实验难以进行.为此, 在已有研究成果的基础上, 设计实验电路, 利用电容在相对较低的电压下放电打火产生的电火花气泡来模拟水下爆炸气泡, 设计多组实验工况来模拟气泡在不同环境下的运动特性. 研究气泡在不同环境下的脉动特性、射流特征, 揭示一些特殊的实验现象, 总结环境对气泡运动的影响规律.
2011, 43(1): 71-83. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-278
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转子叶尖引射式射流的数值研究
周军伟 侯安平 周盛
转子叶尖射流能够有效地提高压气机的稳定工作裕度, 但是现有的各种射流器结构复杂, 并使发动机的重量增加. 研究目的在于探索一种新型的射流方式, 以方便在压气机中的实现,并且不增加发动机的重量. 采用对转子叶尖前缘位置机匣进行局部修型的方法, 提高了转子叶尖前缘附近流场的轴向速度, 从而产生类似转子叶尖射流的效果. 在Rotor37上的数值分析发现, 该方法能够提高转子的失速裕度约6.7%, 并能使转子的效率与压比有较小的提升. 对比不同机匣修型方案发现, 修型位置对压气机裕度的影响最为明显. 对转子叶尖流场的分析表明, 该方法能够提高转子叶尖前缘的轴向速度, 并将叶尖泄露涡向下游推移, 减小了转子叶尖的流动堵塞, 从而拓宽了转子的失速裕度.
2011, 43(1): 84-89. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-603
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HPAM稀溶液在微圆管中流动特性的实验研究
岳湘安 王斐 唐鸣 张羽 王雯靓
实验研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)稀溶液(水溶液)在内径为10.1 ~325 \mu m石英微管中的高剪切速率(1 215 ~23 120 s ^{ -1} )流动. 结果表明, 聚合物溶液在管径小于100 \mu m微管中的流动具有明显的微尺度效应, 实测流速高于由同种溶液在常规管径圆管中的流动规律所预测的流速. 实测流速与预测流速之间的偏离程度与管径和剪切速率有关: 相同剪切速率下, 管径越小, 偏离越明显; 在小管径微管中, 偏离随剪切速率的增加而减小, 而当管径超过30.7 \mu m后, 偏离不再随剪切速率的变化而改变.
2011, 43(1): 90-96. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-680
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一种几何大变形下的非线性气动弹性求解方法
安效民 徐敏
非线性气动弹性的时域求解中, 涉及到非线性的流体动力学(CFD)和非线性的结构动力学(CSD)耦合问题. 基于Co-rotational理论, 推导了三维壳单元几何非线性下的切线刚阵和内力公式, 针对推进过程中的能量守恒, 引入预估-校正推进格式, 发展了一种近似能量守恒的非线性动态响应算法; 基于1/2时间步的交错耦合格式, 结合带有几何守恒律的双时间推进求解雷诺平均N-S方程的求解器, 发展了非线性气动弹性求解的高精度耦合格式. 通过结构几何大变形下的静力和动力分析验证了所发展的结构非线性求解器, 并通过AGARD445.6机翼的非线性气动弹性响应分析, 说明了所发展耦合求解方法的实用性.
2011, 43(1): 97-104. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-704
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准等熵实验数据处理的反积分方法研究
张红平 孙承纬 李牧 赵剑衡
目前准等熵压缩实验中仅能直接得到加载条件相同、厚度不同的平行样品的自由面/窗口界面速度历程. 为得到固体样品内部的信息, 在基于无黏流体反积分方法的基础上, 对该方法进行了改进, 修正自由面反射对应力波的扰动, 加入流体弹塑性模型计算偏应力, 通过优化调整等熵参考线方程中的参数, 反演出了样品内部任意位置处的准等熵加载历史, 得到了样品的热力学准等熵参考线. 通过和已有的实验计算数据的比较, 验证了反积分方法的可靠性,从而为准等熵实验提供了高效可信的反积分数据处理方法.
2011, 43(1): 105-111. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-053
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原子力显微镜形貌测量偏差的机理分析及修正方法
徐金明 白以龙
采用原子力显微镜测量样品表面形貌时, 针尖与样品间的相互作用力会使样品表面不同力学性质的区域变形量不同, 从而使得形貌测量结果产生偏差. 首先研究了引起形貌测量偏差的机理, 进一步通过数值计算发现通过引入高频信号与低频信号叠加作为新的形貌测量信号可以近似避免这一类形貌测量偏差. 但是对于普通的矩形截面悬臂梁提取高阶信号是比较困难的, 通过外加弹簧的结构设计来调节悬臂梁各阶本征频率相对值, 使得在实验测量过程中可以较方便地提取悬臂梁振动的高频信号.
2011, 43(1): 112-121. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-300
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高孔隙率闭孔泡沫铝的低应变率压缩行为
李斌潮 赵桂平 卢天健
通过落锤冲击实验研究高孔隙率闭孔泡沫铝的动态压缩性能及抗低速冲击特性, 同时通过高速摄影仪观察试件的动态压缩行为, 并记录落锤冲击速度的衰减过程. 结果表明, 高孔隙率闭孔泡沫铝的抗冲击缓冲效果明显, 且在低速冲击条件下其变形特征与准静态变形类似. 采用有限元方法分析了落锤和泡沫中应力的分布特点以及表面摩擦系数对应力分布的影响. 由于摩擦力阻碍了接触面处泡沫的横向位移, 致使其压缩外形呈``鼓形''; 在低速冲击时, 应力在泡沫铝试件内部的传播周期远小于冲击的缓冲时间, 应力波现象并不明显, 应力的变化与准静态压缩时相似. 在考虑接触面上摩擦力的基础上, 通过第2类Lagrange方程建立了落锤-泡沫材料的碰撞解析模型, 将预测的落锤冲击速度的衰减过程分别与实验和有限元结果进行比较, 取得了较为一致的结论, 并进一步讨论了不同冲击速度和材料参数对冲击过程的影响.
2011, 43(1): 122-135. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-778
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功能梯度材料结构的热应力边界元分析
高效伟 杨恺
导出了一种新的可对功能梯度材料结构进行二维和三维热应力分析的积分方程, 利用该方程并结合多区域边界元三步求解技术, 可对由任意多种介质组成的变物性参数复合结构进行热应力分析; 采用与弹性模量无关的Kelvin解作为问题的基本解, 导出的积分方程含有由材料的非均质性以及温度变化引起的域积分; 使用径向积分法将所有的域积分转换成等价的边界积分, 从而建立起只需要边界离散的无内部网格边界元算法; 最后对两种典型的飞行器防热结构进行二维和三维热应力算例分析, 并通过与有限元计算结构对比验证结果的正确性.
2011, 43(1): 136-143. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-585
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周期性多孔材料等效剪切模量的一种简单计算方法与尺寸效应研究
张卫红 骆金威 戴高明 张进
提出了以圆筒扭转力学模型为基础, 预测周期性多孔材料等效剪切模量及其研究尺寸效应的一种简单有效计算方法. 以方形孔和圆形孔两种典型多孔材料为例进行了数值计算求解;同时, 建立了几何参数随体胞尺寸缩放因子$n$的解析关系, 证明了两种构型的周期性多孔材料的等效剪切模量均随尺寸缩放因子$n$的增大而减小. 当$n \to \infty$时, 即体胞尺寸相对整体结构无限小时, 多孔材料的等效剪切模量趋近收敛于一个恒定值;当体胞的材料体分比增大时, 多孔材料等效剪切模量也随之增大. 此外, 依据周期性多孔材料的结构对称特性, 使用体胞子结构有限元计算模型进行等效剪切模量及其尺寸效应的预测, 极大地提高了计算效率.
2011, 43(1): 144-153. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-694
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波动方程数值模拟的一种显式方法---界面节点公式的构建
谢志南 廖振鹏
针对成层介质中标量波动的数值模拟, 基于波速有限原理和波动方程柯西问题的解, 导出了界面点在一个短时间窗内的精确解, 由此给出了具有高阶精度的界面节点显式递推公式的一种构建方法, 并以构造弹性杆界面节点的递推公式为例说明其要点. 给出了与已有内节点递推公式的精度阶匹配的二阶和四阶界面节点递推公式. 由此构成的计算格式具有``异质格式''编程简便的特性, 更合理地考虑了界面影响. 最后, 通过数值试验检验这一匹配方案的精度和稳定性.
2011, 43(1): 154-161. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-556
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基于鞍点估计及其改进法的可靠性灵敏度分析
宋述芳 吕震宙
鞍点估计可以直接逼近非正态变量空间中线性功能函数概率分布, 进而得出功能函数的失效概率. 在此基础上进行了基于鞍点估计的可靠性灵敏度分析. 对于非线性功能函数, 尤其是强非线性功能函数, 基于鞍点估计进行可靠性及灵敏度分析时存在较大的误差, 为此建立了基于鞍点估计的改进方法------鞍点线抽样方法的可靠性灵敏度分析. 在标准化的变量空间中利用线抽样方法的样本点将系统失效概率转化为一系列线性响应功能函数失效概率的平均值, 从而可靠性灵敏度转化为一系列线性响应功能函数的失效概率对随机变量分布参数偏导数的平均值, 再采用鞍点概率估计方法直接估计非正态变量标准化空间中这一系列线性响应功能函数的失效概率及可靠性灵敏度. 通过比较两种方法的基本思想、实现过程和算例结果可以发现: (1) 第1种方法只适用于线性程度较好的功能函数的情况, 其误差主要来源于非线性极限状态函数的线性化; (2) 改进方法给出的是失效概率及失效概率对随机变量分布参数偏导数的估计值, 这些估计值随样本点数的增加而趋于真值, 并且该方法可以考虑功能函数的非线性对失效概率的影响, 因此具有广泛的适用范围.
2011, 43(1): 162-168. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-540
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固定网格的数值流形方法研究
苏海东
针对单纯几何非线性的材料大变形问题, 提出一种新的研究思路------固定数学网格的数值流形方法, 简称固定网格流形法, 可以看作是采用了固定网格的拉格朗日方法. 它充分利用数值流形方法的数学网格与材料物理边界分离的特性, 具备拉格朗日法和欧拉法各自的优势, 避免了原始拉格朗日法的网格扭曲问题以及欧拉法对移动边界难以精确描述和迁移项较难处理的问题. 采用数值流形方法的大变形分步计算格式, 使得固定网格流形法实现起来并不复杂, 仅需要每步切割网格形成新的流形单元, 以及对初应力载荷进行适当的处理, 而后者是固定网格流形法的关键. 针对固定的矩形数学网格开展研究, 采用一阶多项式覆盖函数的高阶流形法, 给出了两种初应力计算方法, 并用悬臂梁大变形算例验证了固定网格流形法的可行性, 将来需要进一步解决初应力载荷所带来的计算稳定问题.
2011, 43(1): 169-178. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-123
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混合数值-实验方法识别人工晶体本构模型参数
马希钦 杨昌棋 唐亮
利用混合数值-实验材料参数识别方法成功识别出人工晶体本构模型参数, 并利用识别后的参数对人工晶体植入囊袋的过程和运行状态进行了数值模拟. 参数识别结果显示, 在一定的变形范围内Mooney-Rivlin模型可以描述人工晶体的力学特性并能得到很好的识别精度. 这一方法能够在很大程度上解决生物医学领域材料力学性能参数难以获取的问题, 为有限元数值模拟技术在生物医学领域的进一步广泛应用打下了基础.
2011, 43(1): 179-183. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-028
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半弹簧接触模型及其在边坡破坏计算中的应用
冯春 李世海 刘晓宇
提出了一种用于判断、描述三维离散块体的接触状态, 计算块体间接触力的半弹簧接触模型. 该模型将一对接触块体分为母块体及子块体, 半弹簧位于母块体上, 由母块体各节点缩进至各母面面内形成, 目标面位于子块体上. 该模型根据半弹簧与目标面的几何关系直接计算接触力, 无需耗费大量时间判断两个块体的接触类型及计算两个块体的接触面积. 该模型可以解决准三维条件下地质体渐进破坏的计算, 将该模型应用于边坡渐进破坏分析,计算结果与实际情况相符.
2011, 43(1): 184-192. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-080
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混凝土粘塑性动力损伤本构关系
李杰 任晓丹 黄桥平
从静力弹塑性损伤本构关系的基本框架出发, 综合考虑塑性应变与损伤演化的率敏感性, 建立了能够较为全面地描述混凝土在动力加载条件下非线性性能的混凝土黏塑性动力损伤本构模型. 为了考虑塑性应变的率敏感性, 基于Perzyna理论推导了有效应力空间黏塑性力学基本公式, 采用改进的Perzyna型动力演化方程, 将损伤静力演化方程推广到动力加载情形. 基于并联弹簧模型, 从概率论的角度推导给出了一维损伤静力演化方程,并基于能量等效应变的基本概念将其推广到多维损伤演化. 利用数值模拟, 计算得到了混凝土在不同应变率下的应力应变全曲线, 同时得到了一维动力提高因子和二维动力强度包络图, 数值结果与试验结果的对比表明了该模型的有效性.
2011, 43(1): 193-201. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-646
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空间折叠薄膜管的充气展开动力学实验研究
卫剑征 谭惠丰 苗常青 赫晓东
空间折叠薄膜管是空间充气展开结构的基本支撑部件, Z形折叠是充气展开管的基本折叠方式之一. 针对空间微重力环境, 建立了折叠薄膜管的充气展开实验系统, 采用气浮导轨, 解决了地面重力对充气展开过程的影响; 采用非接触式的光电测量方式, 有效地避免了接触式传感器对充气展开过程的干扰. 针对V形折叠薄膜管, 研究了不同的充气流量、薄膜管尺寸效应以及展开端有无有效载荷对充气展开动力学特性的影响; 通过实验研究, 选择充气流量、管子直径和载荷质量为主定参量, 对充气展开过程进行量纲分析和实验误差分析, 结果表明, 折叠薄膜管的充气展开最大速度与充气的体积流量成正比, 与管直径的立方成反比.
2011, 43(1): 202-207. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-406
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油膜支撑双盘转子-轴承系统周期运动稳定性与分岔
李朝峰 戴继双 闻邦椿
建立了考虑油膜支撑的双盘转子-轴承系统多自由度模型, 将与Newmark结合的延拓打靶法应用到多自由度系统的周期稳定性分析中. 主要研究双盘转子-轴承系统在转盘偏心量、偏心初始相位、轴承间隙、润滑油动力黏度以及轴承长径比5个参数域内的变化规律,得到一些有益结论: 该系统的周期运动主要以倍周期或拟周期分岔而失稳; 采用较小的转盘偏心量或增大转盘的初始偏心相位差可以提高失稳转速; 为抑制系统过早失稳, 应适当提高轴承长径比和尽可能采用较小的轴承间隙; 在选用润滑油时, 并非其动力黏度越大越好, 动力黏度较小的润滑油反而可以适当提高系统失稳转速. 研究方法和结果为相关及更为复杂的转子-轴承系统的稳定性设计及振动控制提供了理论参考.
2011, 43(1): 208-216. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2009-494
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研究简报
描述鱼鳍材料松弛特性的分数Zener模型
陈明 贾来兵 尹协振
鱼鳍在游动中起到了推进和控制的作用, 研究鱼鳍的力学性质对研究鱼类游动中高效率的来源具有重要意义. 本文对鲫鱼尾鳍鳍条进行了松弛实验, 松弛时间为300\,s,力随时间表现出较明显的衰减, 表明鱼鳍具有黏弹性性质. 采用分数Zener模型拟合实验数据, 并将拟合结果与3参数和5参数线性模型拟合结果比较, 发现3参数线性模型拟合效果较差, 分数Zener模型和5参数线性模型都较好地拟合了松弛曲线, 但分数Zener模型具有使用参数更少的优点.
2011, 43(1): 217-220. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-145
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鲁棒匹配点颤振预测的高效μ方法
寇文军 邱志平
基于含有参数不确定性的时域鲁棒颤振μ预测工具, 首先提出一种不确定多项式建模方法, 该方法通过线性分式变换(LFT)最终可以得到较低阶次不确定描述; 然后, 考虑到参数不确定问题中实μ(realμ)的计算复杂性, 又提出一种包含二分法的鲁棒颤振预测技术, 该方法是基于在一定飞行范围内飞行速度与气弹系统稳定性间的简单关系, 它能够避免鲁棒匹配点颤振预测中包含的高阶速度摄动块, 从而大大提高颤振预测的计算效率. 最后数值验证和对比表明了该方法的高效性.
2011, 43(1): 221-226. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-273
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多工况下结构鲁棒性拓扑优化设计
罗阳军 亢战 邓子辰
针对工程中存在多个随机不确定工况载荷作用的情况, 将鲁棒性设计思想引入到连续体结构拓扑优化设计, 发展和完善不确定性优化理论和计算方法. 基于概率模型和SIMP方法,提出以结构柔顺度标准差最小化为目标、具有体积约束的连续体鲁棒性拓扑优化数学模型.通过对目标函数及其灵敏度计算公式的推导, 采用数学规划法实现优化问题的求解. 数值算例验证了所提优化模型的正确性及算法的有效性, 并通过与确定性优化结果的比较,证明鲁棒性拓扑优化能够给出结构柔顺性变异更小的材料分布.
2011, 43(1): 227-234. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-147
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预压下锆基块体非晶合金的热冲击变形与破坏
罗斌强 赵剑衡 谭福利 莫建军 孙承纬
实验研究了不同预压载荷与加热速率下Zr51Ti5Ni10Cu25Al9块体非晶合金的失效温度和破坏规律, 发现预压力和温升率较低时, 随着温度的升高, 材料强度减小, 样品最后发生塑性变形; 预压力和温升率较高时样品则发生剪切断裂, 且发生剪切破坏时样品的温度高于其玻璃化转变温度.基于变温条件下的结构弛豫模型, 分析了块体非晶合金在快速加热条件下的变形过程,给出了材料发生屈服时的温度与温升率、预压力与屈服温度之间的相互关系, 并得出了实验结果的拟合关系式. 对回收样品断裂面进行分析, 发现了与恒温压缩断裂明显不同的断裂特征. 最后分析了预压载荷下快速加热过程中上述材料发生剪切破坏的临界条件.
2011, 43(1): 235-242. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-357
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Acta Mechanica Sinica 2010年（第26卷）分类目录
2011, 43(1): 243-246. doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2011-023
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