計算力學學報最新期刊目錄

考慮形變的Ⅳ型儲氫瓶含初始缺陷內膽坍塌分析————作者：婁雪瑩;王奕元;郭宇鴻;謝艷芝;李剛;

摘要：建立了Ⅳ型儲氫瓶含初始缺陷塑料內膽筒身段坍塌失穩的有限元模型，考慮了Ⅳ型儲氫瓶快速減壓過程中內膽變形對塑料內膽所受內外壓差的影響，對含初始缺陷的塑料內膽在快速減壓時的坍塌失穩情況進行了有限元分析。在此基礎上，探究了初始壓力、氣瓶排氣速率、最終壓力等關鍵因素對內膽坍塌臨界壓力及坍塌程度的影響。結果表明，相同排氣速率下，瓶內初始壓力越大，內膽坍塌臨界壓力越大；隨著排氣速率不斷增加，內膽坍塌臨界壓力的增...

耦合邊界背景網格的無網格法泊松方程求解算法————作者：竇立遠;孫哲;譚思遠;宗智;

摘要：對于無網格方法而言，常見的邊界條件處理方法是在邊界外布置虛粒子或鏡像粒子。這使得復雜幾何邊界下粒子排布十分困難，且準確度不高，此外導致基于局部支撐域的插值方法存在支撐域內離散點缺失的問題。而壓力Poisson方程的求解需要Neumann或者Dirichlet邊界條件，因此如何準確地施加邊界條件至關重要。本文提出了一種針對無網格方法中邊界條件處理的新方法，通過將原有Poisson方程轉化為弱形式的積...

基于參變量變分原理的納米孿晶結構的各向異性Cosserat理論建模————作者：朱寶;孫豪;劉玥;

摘要：納米孿晶結構金屬不僅得到實驗證明具有優異的強度，而且具有良好的延展性，是改善金屬強度-塑韌性倒置關系的重要途徑，體現出巨大的工程應用價值。本文基于參變量變分原理，發展了三維各向異性Cosserat彈塑性分析的參數二次規劃算法，并且將該算法應用于納米孿晶銅的數值建模模擬。通過引入孿晶與基體之間的特殊取向關系，建立了納米孿晶銅的各向異性Cosserat連續介質模型。考慮到晶體取向不同而產生的各向異性效...

局部減薄缺陷圓柱殼受迫振動分析的辛方法————作者：賈菊芳;溫保崗;渠廣眾;張全全;孫家斌;

摘要：由于腐蝕等因素的作用，常會使壓力容器和管道等圓柱殼結構的局部厚度有所減薄。局部減薄型缺陷是一種常見的體積型缺陷，此類結構不可避免地會受到外界激勵而產生共振、失穩等現象，因此，含局部減薄缺陷圓柱殼的動力學響應解析分析對該類結構的安全評估具有重要理論意義。現有的解析方法多為半逆法，需要事先假定試函數，而對于局部減薄圓柱殼模型，該試函數難以構造。為解決上述問題，本文將辛方法引入含局部減薄缺陷的圓柱殼模型...

基于流管模型的流動擾動數值表征及流彈失穩預測————作者：馮志鵬;齊歡歡;蔡逢春;

摘要：為了提升流管模型的預測能力和適用范圍，獲得能定量表征其眾多流動擾動參數的通用方法，通過理論推導建立經典流管模型的動力學方程，基于二維流固耦合模擬發展流動擾動參數辨識方法，研究流管的面積分布、速度分布、壓力分布(均包括穩態項、相位差、擾動項)規律，然后以相位差函數為例，將其數學表達式作為流管模型的基本輸入參數進行集成，預測管束結構的流彈失穩行為。結果表明，本文方法成功獲得了眾多流動擾動參數與曲線坐標...

風機塔筒流致振動的高精度數值模擬方法研究————作者：王柯欽;王志成;姜孝謨;

摘要：采用高精度譜元法模擬了雷諾數為1000條件下，圓柱長徑比為60,圓柱高度為計算域高度一半時流致振動的情況，采用坐標變換法處理振動過程中邊界的移動問題。通過對圓柱發生和不發生流致振動的情況進行模擬，得到了其表面的受力情況，通過快速傅里葉變換得到功率譜密度與頻率在高度方向上的關系。利用λ₂渦識別方法對流場漩渦分布進行可視化處理。結果表明，不發生流致振動時受力在高度方向有一定對稱性...

單旋翼植保無人機下洗流場與噴藥霧滴分布研究————作者：李仁鳳;韓順凱;蘇毅;張翔;栗俊芬;

摘要：旋翼植保無人機在施藥作業過程中，霧滴的沉積分布與其旋翼旋轉產生的下洗氣流流場相互作用，直接影響藥液噴幅。本文通過建立單旋翼植保無人機三維計算流體動力學模型與霧滴噴霧分布模型，研究了單旋翼植保無人機下洗氣流流場分布及其在下洗流作用下的霧滴沉積分布規律。研究結果表明，旋翼在工作過程中產生了明顯的下洗氣流場，且隨著轉速的增加核心區域下洗氣流速度增大；隨著截面逐漸遠離噴射位置，噴霧范圍逐漸擴大，有效覆蓋面...

DeepSeek輔助計算結構力學研究的可行性分析及探索————作者：閻軍;劉洪沅;王駿杰;蔣官儒;嚴梓睿;聶英豪;閻琨;

摘要：計算結構力學是現代工程科學的核心支撐學科之一，但其專業門檻高、程序實現復雜的特點，導致研究者需投入大量時間進行前期知識儲備與算法開發訓練。大語言模型的語義解析、知識整合、代碼生成與算法推導等能力，為破解上述問題提供了一種范式革新的技術路徑。基于此，本文針對DeepSeek-R1大語言模型輔助計算結構力學研究的可行性與局限性開展了評估分析。首先以有限元聚類分析這一新興計算結構力學方法為研究對象，測試...

傳統熱力耦合計算方法與ABAQUS直接熱力耦合對比研究————作者：蘇雨茹;王鑫;李志輝;柳治輝;馬強;

摘要：準確預測航天器結構在強氣動力/熱環境下的結構熱力耦合響應，對于航天器壽命末期隕落再入過程分析及再入軌跡預報等十分關鍵。結構熱力耦合響應分析方面，不僅有學者們基于各種假設提出的有限元模擬方法，而且熱力耦合計算模塊已嵌入很多大型商業軟件，然而條件假設和控制方程的不明確，導致無法確定商軟計算結果的準確性和其適用性。本文對動態熱力耦合基本控制方程進行了梳理，對其熱傳導方程中的耦合項和采用的假設進行了詳細分...

拉瓦爾噴管流固耦合換熱效率研究————作者：楊凱;唐丹娜;畢聰;王則皓;湯海斌;

摘要：開展熱端部件冷卻換熱設計是提升航天發動機耐溫性能的關鍵。面向發動機拉瓦爾噴管結構，本文基于計算流體力學，開展不同截面形貌(圓形、扇形、矩形)及不同螺旋排布(無螺旋、前置螺旋、全螺旋)的冷卻流道組合設計研究，探索冷卻換熱設計新方式。數值仿真表明，相較于無冷卻流道的尾噴管出口端面溫度，含冷卻流道的尾噴管出口端面溫度存在明顯下降；相比于圓形和扇形截面，矩形截面冷卻流道的尾噴管冷卻效率最高，出口端面平均溫...

基于LS-DYNA的火箭發動機噴管流場數值模擬與驗證————作者：王億明;周柯江;張東東;范書立;李京杰;

摘要：為了探究火箭發動機噴管的流場特性以及速度變化趨勢，采用了LS-DYNA軟件中CE/SE求解器，驗證了來自于NPARC驗證與確認算例庫中的超聲速軸對稱噴管(收縮-擴張型噴管)的相關參數。本文試驗媒介為空氣，在噴管馬赫數為2.22完全膨脹的情況下，對噴管中心線速度和中心線上各點處的截面速度進行了數值模擬，并將模擬結果與試驗結果對比。結果表明，CE/SE方法能夠較好地預測噴管內的流動分布和關鍵參數，其計...

基于概率地震需求模型與Beta-二項分布的建筑結構預測地震易損性研究————作者：徐陽冰;劉驍驍;彭澤靖;吳子燕;司建輝;

摘要：傳統地震易損性模型忽略地震激勵和結構物理參數等隨機不確定性導致的響應統計相關性影響，從而過高評估了結構的抗震性能。為此，提出了基于概率地震需求模型與β-二項分布的貝葉斯預測地震易損性研究方法。首先，采用線性對數回歸概率地震需求模型建立工程需求參數與地震強度指標的函數映射關系。其次，采用β-二項分布得到考慮響應統計相關性的模型參數，再通過β-二項分布累積分布函數計算結構的失效概率，基于貝葉斯更新定理...

基于變分法的桁架結構尺寸及形狀優化方法————作者：武文杰;聶祺;李欣玨;徐京;顏蘭;傅向榮;

摘要：在實際工程中，對桁架結構的尺寸和形狀進行合理優化，可以充分發揮材料性能，提高結構剛度、強度和可靠性。本文提出了利用變分法并結合桁架結構位移求解方程建立位移泛函，推導出兩類變分優化方法。以桁架結構中結點位置和桿件截面面積為設計變量，用鋼量為約束條件，指定結點位移為目標函數，對防屈曲桁架結構進行尺寸和形狀優化。與有限元軟件優化計算進行對比，本文方法不需要對結構進行多次重復計算，可以更快得到優化解，并且...

基于TPMS胞元的相變-金屬復合結構散熱拓撲優化設計————作者：盛子璐;張桂涌;王浥晨;王亞光;

摘要：隨著電子器件向小型化和多功能化方向的發展，結構的散熱需求迅速增加。相變材料在相變過程中能夠吸收大量熱量，改善溫度調控效果，但其較低的導熱率限制了應用范圍。為此，本文基于三重周期最小曲面（TPMS）單胞，分析其等效屬性與金屬骨架體積分數之間的關系，并在此基礎上提出了宏微觀雙尺度優化設計方法。通過密度法，以最小化熱柔度為目標，對金屬骨架的體積分數分布進行優化。數值結果表明，與相同金屬用量的翅片結構相比...

初始條件對大變形殼裂紋擴展路徑的影響研究————作者：齊澤宇;李沂潞;鄭國君;

摘要：近場動力學理論采用非局部作用原理，可進行結構裂紋擴展動態過程的高精度模擬。本研究旨在探究在特定初始條件下大變形殼裂紋的擴展路徑。為了克服傳統的近場動力學模型在探討不同初始條件下的裂紋擴展特性存在的局限性，本文基于改進的微梁鍵幾何非線性近場動力學殼模型，通過與傳統連續介質力學的耦合運算進行仿真。在驗證了改進后的模型的有效性后，深入研究了在不同材料特性，載荷特性和預制裂紋參數對裂紋擴展的影響

多工況變幅疲勞荷載下橡膠裂紋長度的加速算法研究————作者：吳子恒;陳鵬書;李子然;時子程;汪洋;

摘要：對于橡膠材料使用開裂能密度法計算多工況變幅疲勞載荷下的裂紋擴展問題，需要計算給定初始裂紋長度與循環周次時的裂紋擴展長度。傳統的逐步積分法計算效率過低，需要劃分大量增量步才能準確計算數值積分。本文將Miner法則與逐步積分法相結合，提出了一種隱式迭代法。理論分析與實例數值計算均表明，與逐步積分法相比，該方法可有效提高裂紋擴展長度的計算效率。在此基礎上進行了多工況變幅疲勞荷載作用下裂紋擴展長度與各工況...

FGM圓柱管自由振動的微分求積法研究————作者：劉世君;曹玖銀;李思燃;葛仁余;

摘要：論文運用微分求積法（DQM）分析了功能梯度材料（FGM）圓柱管固有頻率及其隨著材料參數和幾何參數的變化規律。首先基于高階梁理論模型，建立以FGM圓柱管固有頻率為特征值、撓度和轉角為特征函數的常微分方程組，然后，采用微分求積法將常微分方程組特征值問題轉化為廣義代數方程組特征值問題求解，最后，由正交三角分解法（QR）可以一次性地計算出FGM圓柱管前若干階固有頻率及其相應的振型函數。通過具體算例分析對比...

一種基于拓撲骨架分布的子結構劃分方法————作者：馬秉新;杜文風;王超;高博青;董石麟;

摘要：基于傳統子結構劃分的拓撲優化方法有利于解決工程結構拓撲結果材料富集、布局不合理的問題，但其子結構劃分過于依賴設計者的經驗和嘗試，耗時費力效率低。為此，本文提出一種基于拓撲骨架分布的子結構劃分方法，可以快速獲得布局合理的子結構劃分。該方法首先通過拓撲優化計算得到設計區域的骨架分布，然后將骨架分布映射至原始工程結構指導子結構的劃分，將可設計區域劃分為骨架子結構與其它次要子結構，最后使骨架子結構與其它次...

基于內聚力單元的聚合物礦物復合材料損傷失效行為有限元分析————作者：生培瑤;孫偉;王俊迪;李想;

摘要：聚合物礦物復合材料作為一種非均質顆粒增強復合材料，其細觀結構和各組分性能都會對宏觀性能產生影響。然而現有的細觀結構模型忽略了非凸顆粒的存在，且多針對骨料不發生斷裂的水泥基混凝土。本文建立了擬實的細觀結構有限元模型，全局預插入內聚力單元，對聚合物礦物復合材料斷裂行為進行了深入的研究。研究表明，當界面過渡區與基體抗拉強度之比σ_ITZ/σ_m從0.125增加到0...

圓形介電彈性體薄膜作動器的粘彈性力電穩定性研究————作者：繆廣紅;袁成;楚翔宇;李順;

摘要：為分析圓形介電彈性體薄膜作動器在恒定電壓和外力共同作用下的粘彈性力電行為。本文基于非平衡熱力學原理，結合了非線性耗散電介質理論，以及Gent模型和粘彈性特性，建立了適用于圓形介電彈性體薄膜作動器的數學模型。通過應用打靶法和改進歐拉法對模型進行數值求解，并依據力電不穩定性發生的臨界條件，對不同電壓條件下圓形介電彈性體薄膜的力電響應進行了模擬。研究結果揭示了電壓對圓形介電彈性體薄膜力電響應特性的顯著影...

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