力學學報最新期刊目錄

流體與大變形彈性結構物相互作用MPS-BPM耦合模型研究————作者：郝婕;王麗珠;蔣勤;朱劉杰;

摘要：針對流體與大變形彈性結構物相互作用中流-固界面復雜、大自由液面變形和強非線性運動的特點,采用改進的移動粒子半隱式法(MPS)模擬不可壓縮流體運動,引入改進的粘結粒子模型(BPM)計算彈性結構體的變形運動,構建了一種新的基于純拉格朗日法的MPS-BPM無網格粒子法流-固耦合數值模型.該模型基于壓強梯度力量化彈性結構物粒子所受到的周圍流體作用;通過建立流體粒子和彈性結構物粒子的壓力泊松方程,對流體域和...

基于拓撲優化的增材制造碳化硅反射鏡輕薄化設計方法————作者：高淑悅;劉楊;劉書田;

摘要：拓撲優化方法和陶瓷增材制造技術的結合為開發輕質高性能的大口徑碳化硅反射鏡提供了一種有效的方法。以反射鏡背部支撐結構構型為設計對象，以最大剛度為目標、反射鏡質量為約束，采用板筋布局與高度協同優化（Heaviside-function based directional growth topology parameterization, H-DGTP）方法建立了具備陶瓷可制造性約束的輕薄化設計方法。該...

考慮摩擦因素的并聯慣容隔振器動態特性研究————作者：邢士博;申永軍;吳天;

摘要：慣容是一種與兩端點加速度相關的振動控制元件，將慣容應用于隔振器，能夠實現慣性的增大，提高系統的阻尼比，改善低頻隔振性能，慣容運動部件的摩擦會產生一定的耗能，其對隔振器動態性能的影響不可忽略。本文根據動能定理推導得到了滾珠絲杠慣容的慣容系數及表觀摩擦系數，將慣容的受力簡化為一階泰勒近似式，通過數值仿真確定了一階泰勒近似式有效的表觀摩擦系數取值范圍；基于慣容受力的近似式，建立了考慮摩擦因素并聯慣容隔振...

二尖瓣置換影響左心室流場的體外實驗研究————作者：何心怡;馮舒毅;吳凡;張興潮;王洪平;王士召;

摘要：二尖瓣置換術是通過植入人工機械瓣或生物瓣替換病變原生瓣膜的重要外科治療手段.本研究通過體外實驗平臺,系統探究了生物瓣與機械瓣置換對左心室血流動力學的影響,重點關注渦流結構與壓力分布的差異.實驗采用基于成人心臟CT數據重建的3D打印的硅膠左心室模型,結合完整保留的動物原生二尖瓣、瓣下結構(包括腱索與乳頭肌)和主動脈,構建了近生理條件的體外循環模擬系統.通過三維層析粒子圖像測速技術(Tomo PIV)...

一種不可壓縮理想磁流體的解耦保結構算法————作者：向鵬宇;張儀;蔣子超;姚清河;

摘要：不可壓縮理想磁流體（MHD）方程組描述了流體速度場、磁場以及電場之間的緊密耦合，是研究高溫等離子體、天體物理以及核聚變等復雜物理過程的基本模型。然而，由于其多物理場強耦合及非線性特性，求解該系統在數值方法設計上面臨巨大挑戰。特別是傳統數值方法在離散層面難以嚴格保持系統所固有的本征性質如質量守恒、電荷守恒等，進而影響模擬的長期穩定性與物理可信度。為此，本文提出了一種高階的、保結構的不可壓縮理想MHD...

凹/凸處理后平板繞流特性的數值模擬研究————作者：李石清;蔡書軒;夏美華;羅振兵;韓艷;

摘要：采用數值模擬方法,在雷諾數為26 400時,研究了18組不同凹/凸程度平板的繞流特性,分析了凹/凸平板的平均阻力系數(C_D,mean)、脈動升力系數(C_L,rms)和斯托羅哈數（Strouhal number, St）隨凹/凸程度變化的規律,從壁面壓力和流場角度剖析了氣動特性變化的機理.結果表明:對矩形平板兩側縱邊進行凹/凸處理可改變其流場與氣動力特性....

基于機器學習的翼型非定常空化性能優化————作者：紀祥;王巍;李智健;吳向陽;王曉放;

摘要：為提高翼型的非定常狀態下的抗空化性能,采用前緣改進的類型函數轉換方法表征翼型幾何,利用最優拉丁超立方抽樣方法在樣本空間中取樣,通過CFD計算得到各翼型的非定常下的空化性能參數,借助BP神經網絡構建翼型幾何外形到空化性能參數的映射關系,并以時均無量綱空泡面積作為優化目標,結合遺傳算法(GA)針對σ=0.83空化條件下二維NACA66(MOD)進行空化性能優化,并對原始翼型和采用不同神經網絡結構優化得...

力-力偶型振子超材料梁帶隙特性研究————作者：胡寧;陶林;劉瑤璐;劉濤;陳治江;章俊;

摘要：彈性波超材料是一類由陣列化的人工微結構單元構筑的復合結構/材料，具有傳統材料所不具備的一些超常物理性質，這些超常性質主要由微結構胞元（局域共振單元）決定。針對彎曲波超材料梁，根據局域共振單元與基體梁之間的作用力，可以將其分為力型振子、力偶型振子、力-力偶型振子超材料梁。目前多數研究聚焦于力型振子，對力-力偶型振子超材料梁的帶隙特性及其機理仍缺乏深入理解。基于此，本文以懸臂梁構造力-力偶型振子，研究...

頭部受沖擊的錐形彈體結構動力響應研究————作者：陳康;張曉偉;龍仁榮;

摘要：近年來，高超聲速武器憑借其打擊速度和毀傷效能的優勢得到了迅速發展。為提高武器平臺的空間利用率，采用與平臺共形的變截面戰斗部成為重要的發展趨勢。然而，戰斗部外形的復雜化和速度的提高導致其載荷環境更加嚴酷，結構強度問題突出。為探究變截面彈體在非正侵徹條件下的結構動力響應規律，本文基于空間自由梁和結構塑性理論，建立了頭部受沖擊載荷作用的錐形彈體結構動力響應模型和軸力-彎矩耦合作用下的結構失效函數，并借助...

基于臨界域能量守恒的缺口板高周疲勞損傷雙尺度模型研究————作者：張偉;李如俊;李玉雪;彭艷;

摘要：目前主流的金屬缺口件高周疲勞損傷評估理論集中于宏觀唯象范疇，較少涉及微細觀尺度描述.高周疲勞過程宏觀表現為彈性響應，如何在表征缺口效應影響的同時考慮晶粒尺度的微塑性累積對疲勞損傷的促進行為，是一個具有工程實際意義的問題.本文以金屬缺口板為研究對象，在缺口根部定義臨界域范圍，并計及內稟微塑性耗散和內稟損傷耗散，建立一種可考慮細觀塑性行為的臨界域能量守恒關系.基于細觀塑性理論和尺度過渡準則，以Lin-...

基于穩定L²投影的有限元–浸沒界面耦合方法————作者：魏昶;李上明;

摘要：有限元-浸沒界面耦合方法 （finite element-immersed interface method, FE-IIM）是一類結合有限元離散與浸沒界面法邊界間斷特征的流固耦合模擬方法,旨在實現固體界面處物理量變化的精確解析,但是較差的穩定性限制了該方法的實際應用.本文提出一種基于穩定L²投影的FE-IIM耦合方法,要求固體邊界滿足C⁰連續性條件,在...

水滴在碳納米管中的熱泳特性研究————作者：王雨霏;張程雅;王軍;夏國棟;

摘要：基于分子動力學模擬方法，研究了溫度梯度導致的碳納米管中水滴的熱泳驅動現象。當碳納米管兩端存在溫差時，水滴總是沿著軸向由高溫向低溫方向運動。但是，水滴的布朗運動給熱泳力的計算帶來一定的困難，其熱泳機制尚不明確。本文通過對水滴施加簡諧回復力，提出基于管內水滴的受力平衡計算得到了水滴所受的熱泳力。結果表明，隨著組成水滴水分子數的增加，水滴與碳納米管之間的相互作用能也逐漸增強，熱泳力會增大；當碳納米管的直...

TBM不均勻磨損盤形滾刀破巖力研究————作者：張照煌;王鑫鑫;卓興建;賈連輝;

摘要：全斷面巖石掘進機(TBM)盤形滾刀破巖力研究一直是領域研究熱點,但目前對盤形滾刀破巖力研究多以室內切割試驗和數值模擬為主,相應的研究成果多為經驗模型,難以全面反映實際工程中滾刀不均勻磨損對破巖力的影響.據此,基于塑性力學理論結合數值模擬與理論分析,揭示了盤形滾刀作用下巖石的“塑-脆”特性,推導并建立了磨損盤形滾刀破巖法向力與滾動力理論方程,經驗證誤差小于4%.通過ABAQUS軟件建立了不均勻磨損盤...

直升機復雜外形槳葉的模塊化多體建模方法————作者：王傳達;李飛;章子健;周云;周文;彭海軍;

摘要：為改善直升機的飛行性能、降低振動與噪聲,各類復雜外形的槳葉不斷涌現,這種多樣性設計對槳葉的統一化建模技術提出了新的挑戰.傳統有限元建模方法針對不同的槳葉外形需要重新劃分單元,推導部分數學模型,導致建模較為復雜.因此,為解決不同構型槳葉統一化建模難題,提出了一種基于模塊化思想的多體建模方法.該方法將槳葉劃分為多個模塊,針對非直構型槳葉,在非直模塊轉折處施加特定幾何約束,可實現上反、下反及后掠等形態,...

應力各向異性對散粒體三維強度影響的拓撲機理————作者：金子煜;劉嘉英;趙婷婷;孫宏磊;王新泉;楊舒涵;

摘要：巖土類散體材料在實際中往往處于三維各向異性應力狀態，初始應力各向異性對散體材料后續加卸載過程的宏微觀力學特性有一定影響。采用離散單元法制得不同初始各向異性應力的試樣，在等平均主應力條件下進行不同加載方向的真三軸試驗，繪制了不同初始各向異性應力試樣在π平面上所得到的強度包絡線，并對峰值強度前不同初始應力試樣向強度包絡線上同一點加載過程中的微觀結構變化，以及峰值強度前、后相同初始各向異性應力試樣的強接...

超低摩擦型沖擊地壓前兆特征及煤巖界面屬性影響研究————作者：胡學錦;李利萍;潘一山;唐巨鵬;

摘要：超低摩擦效應易使煤巖界面處發生側向滑移,誘發嚴重的沖擊地壓事故.為了揭示超低摩擦效應誘發沖擊地壓機理,以煤巖組合結構為研究對象,采用自行研制的超低摩擦試驗裝置,應用高速相機及聲發射等監測設備,基于實驗室角度復現了靜、動載組合擾動下煤層斷裂及超低摩擦滑移失穩誘發沖擊地壓過程.并以煤巖界面粗糙度、夾層含水率和夾層厚度為變量,應力、位移和聲發射信號為分析指標,研究了煤巖及巷道動態破壞特征.結果表明:(1...

陶瓷基復合材料韌-脆性轉變強度的理論預測————作者：楊成鵬;賈斐;魏景超;

摘要：韌-脆性轉變對于連續纖維增強陶瓷基復合材料（CMCs）的設計與性能評價具有重要意義。采用單纖維圓柱體模型，基于彈性力學理論、剪滯理論、纖維統計強度理論以及混合率，考慮細觀損傷破壞機理、纖維近表面應力集中因子和界面脫粘能量釋放率，建立了CMCs的跨尺度韌-脆性轉變過程拉伸強度的表征預測模型，并將理論模型用于2D-C/SiC復合材料進行了初步對比論證。研究結果表明，混合率強度模型可合理表征CMCs韌-...

基于非厄米趨膚效應的離散系統非線性振動控制————作者：毛佳偉;劉帥;瞿葉高;王國旭;王宗瑞;高鵬林;

摘要：非線性動力系統低頻寬帶振動控制是動力學與控制領域的難題.本文針對多自由度非線性彈簧振子系統，通過引入獨立可控的單向作用力構建了含趨膚效應的離散非厄米系統，基于攝動法研究了系統的非線性復數域色散關系，揭示了系統傳輸波非互易特性、非線性振動能量束縛模式以及趨膚效應對非線性振動響應的調控規律.結果表明，單向作用力引入了對稱性破缺的色散關系，使得非線性彈簧振子系統存在非互易波傳輸行為，其振動能量沿特定方向...

螺旋波等離子體功率沉積特性的數值模擬研究————作者：崔瑞林;

摘要：螺旋波等離子體憑借其高電離率、高密度等優勢,在半導體制造與電推進領域具有重要應用價值。針對現有研究難以解析實驗中多波耦合模式下功率沉積機制這一科學難題,本研究基于HELIC數值模擬,系統探究Trivelpiece-Gould （TG）波與Helicon （H）波的本征模式競爭規律及其在低、高階波耦合模式下的功率沉積特性。通過構建參數化徑向密度剖面模型（梯度參數s=2.1-3.4,峰化參數t=1.8...

稀薄效應下Rayleigh-Bénard流動穩定性研究————作者：張國浩;吳超;馬強;袁先旭;畢林;

摘要：隨著上層大氣高速飛行器、微機電系統以及極紫外光刻機等高科技產業的迅猛發展，考慮稀薄氣體效應和熱對流耦合作用下的流動穩定性分析受到越來越廣泛的關注。然而，傳統基于Navier-Stokes方程的流動穩定性分析方法無法考慮稀薄程度較高的流動問題，直接模擬蒙特卡洛方法計算量大，且存在統計波動，不利于小擾動演化準確分析，而Boltzmann-BGK模型方程只適用于普朗特數為1的流動條件，無法滿足實際要求。...

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