粘弹性Timoshenko梁的动力学普遍方程及其动态特性分析

本文用直接力法在时域内推导了粘弹性Timoshenko梁的控制微分方程,它同时计及了材料的拉伸粘性和剪切粘性.为了测定标准线性固体的复模量和三参数,对有机玻璃(PMMA)和尼龙6(PCL)试件成功地应用了强迫振动梁技术.通过大量数值计算,对粘弹性Timoshenko梁的动力特性,特别是阻尼特性进行了分析.结果表明,材料粘性对结构的动力特性,尤其是对阻尼有较大影响。对于高粘性材料,其动力学性质用标准线性固体模型来描写是合适的.     

Ⅲ型弹粘塑性/刚性界面裂纹的定常扩展裂尖场

考虑裂纹尖端的奇异性和粘性效应,建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程．引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性界面Ⅲ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律．计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数、Mach数和奇异性指数控制．     

线性硬化材料中稳恒扩展裂纹尖端场的粘塑性解

采用弹粘塑性力学模型,对线性硬化材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了渐近分析．假设人工粘性系数与等效塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定．通过数值计算讨论了Ⅱ型动态扩展裂纹尖端场的分区构造随各材料参数的变化规律．结果表明裂尖场构造由硬化系数所控制而与粘性系数基本无关．弱硬化材料的二次塑性区可以忽略,而较强硬化材料的二次塑性区和二次弹性区对裂尖场均有重要影响．当裂纹扩展速度趋于零时,动态解趋于相应的准静态解;当硬化系数为零时便退化为HR(Hui-Riedel)解．     

Ⅰ型动态扩展裂纹尖端的弹粘-理想塑性场

由于材料在扩展裂纹尖端的粘性效应的存在,考虑粘性效应并假设粘性系数与塑性等效应变率的幂次成反比,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了弹粘塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了Ⅰ型裂纹数值解的性质随各参数的变化规律．分析表明,应力和应变均具有幂奇异性,通过分析使尖端场的弹、粘、塑性可以合理匹配．对于Ⅰ型裂纹,裂尖场不含弹性卸载区．趋于极限情况时,裂纹尖端处于一种超粘性状态,并积聚了大量的能量,在各个受压应力状态下裂纹扩展．     

用L^2能量法研究粘性守恒律解的渐近性态

本文讨论单个粘性守恒律方程与具有粘性的p方程组的Cauchy问题。根据初始材料的不同情形,其相应的Reimann问题以疏散波,激波或它们的迭加为弱解。本文的目的是指出Cauchy问题的解将分别趋于疏散波,激波或它们的迭加。本文基本方法是能量积分法。文中综述了现有的成果,也提出了一些未解决的问题。     

剪切变形下非晶态高聚物的力学行为

基于非平衡态热力学理论，提出了一个适用于不可压材料的新的热粘弹性本构模型．该模型将橡胶弹性理论中的非高斯分子网络模型推广到计及粘性和热效应的情形．通过引入一组二阶张量形式的内变量，建议了一个新的Helmholtz自由能表达式，从而可以用来合理描述内变量的演化规律．根据以上模型，重点研究了热粘弹性材料在简单剪切变形下的力学行为，考察了由于分子链取向分布的变化而产生的“粘性耗散诱导”各向异性，讨论了应变率效应和由于粘性耗散而导致的热软化效应对剪应力的影响．理论预测结果与G’Sell等人的实验数据的定性比较表明了新的本构模型的有效性。     

SPH方法中的Riemann解与人工粘性

本文描述了光滑粒子动力学方法的人工粘性和Riemann解方法,分析了Godunov方法与传统人工粘性方法的耗散项．给定一种人工粘性,总可以找到一种相应的Riemann解法器,使得它们的耗散项在形式上几乎相同．本文利用各种近似Riemann解构造了相应的新的人工粘性．这些新的粘性,无需人工调节粘性系数．本文完成了多个数值试验,比较了使用传统人工粘性方法与Riemann解方法的不同．采用新的人工粘性,辅助热通量粘性,可以获得令人满意的计算结果．     

弹粘塑性材料中Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的构造研究

采用弹牯塑性力学模型,对弹粘塑性材料中Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,运动参量裂纹扩展速度本身对裂尖场的分区构造影响很小.材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度.同时对裂尖场的构造有一定影响.当裂纹扩展速度为0时,动态解退化为相应的准静态解;当硬化系数为0时,线性硬化解还原为相应的理想塑性解.     

图像修复中BSCB模型的粘性分析

考虑图像修复中BSCB方程和变形的BSCB方程组的粘性问题.运用半群理论,得到粘性BSCB方程光滑解的存在唯一性.此外,利用粘性消失方法还得到:当粘性系数ν→0时,粘性变形的BSCB方程组的解在经典意义下收敛到变形的BSCB方程组的解.     

图像修复中BSCB模型的粘性分析

考虑图像修复中BSCB方程和变形的BSCB方程组的粘性问题.运用半群理论,得到粘性BSCB方程光滑解的存在唯一性.此外,利用粘性消失方法还得到:当粘性系数v→0时,粘性变形的BSCB方程组的解在经典意义下收敛到变形的BSCB方程组的解.     

粘性机制下一类熵相容格式的对比研究

研究了一种人工和物理耗散机制下的离散熵相容格式,探讨数值粘性和物理粘性的大小以及它们所起的作用.所得结论是:在激波捕捉的过程中,粘性系数越大,则无需加入人工粘性项;粘性系数较小时,除了物理粘性项,还需要加入人工粘性项来得到熵相容格式.首先研究了一维粘性Burgers方程离散熵相容格式,再将其推广至Navier-Stokes方程.数值算例采用空间半离散格式,并结合显式三步三阶Runge-Kutta(RK3)方法进行时间推进.这两类方程的数值结果表明,最终选取的熵相容格式能够准确地捕捉到激波.     

基于子网格边界近似Riemann解的人为粘性方法

在交错网格型Lagrange(拉格朗日)流体力学算法中,通常采用人为粘性捕捉激波,人为粘性的好坏对于计算结果至关重要.研究了一种基于子网格边界处近似Riemann解的新型人为粘性.新人为粘性能够满足动量守恒和熵不等式.利用子网格边界速度差中引入的限制器,新人为粘性能够区分激波和等熵压缩,并能满足球对称问题中的波面不变性.新人为粘性在典型模型数值模拟及惯性约束聚变黑腔整体数值模拟中取得了较好的结果.     

一维可压粘性气体粘性激波的渐近稳定性

本文讨论一维粘性热传导多方气体粘性激波的渐近稳定性,如果初始扰动以及δ=|u+-u-|适当的小,则解在最大模的意义下趋于粘性激波.     

一维可压粘性气体粘性激波的渐近稳定性

本文讨论一维粘性热传导多方气体粘性激波的渐近稳定性,如果初始扰动以及δ=|u+-u-|适当的小,则解在最大模的意义下趋于粘性激波.     

气动力学基本方程中的粘性项在非正交曲线坐标系内展开式的简化

采用任意曲线坐标系可使具有复杂边界的流场计算大大地简化,并且可提高计算精度。所以,将气体动力学基本方程中的粘性项(粘性力、粘性应力作功率和消散函数)在该座标系中展开显得十分必要。然而,适用于变粘性系数可压流体的粘性项展开式由几十项甚至上百项组成。本文经过量阶分析将粘性项展开式进行了大大地简化。     

非线性守恒律高阶谱粘性法的收敛性

讨论守恒型方程周期边界问题的高阶谱粘性方法逼近解的收敛性.在逼近解一致有界的假设下,通过建立其高阶导数的上界估计,证明了高阶谱粘性方法逼近解具有同二阶谱粘性方法逼近解相类似的高频衰减性质.以此为基础,用补偿列紧法证明了高阶谱粘性方法逼近解收敛于守恒型方程的物理解.     

Eikonal型方程粘性解的表达式

对于圆锥型和棱锥型Hamiltonian的Eikonal型方程,本文给出了一种几何方法,得出其初值问题解的表达式并且说明由此式给出的解为原初值问题的粘性解．首先用一个凸函数序列逼近Eikonal型方程中的Hamiltonian,再由Hopf-Lax公式给出方程序列的粘性解,最后证明了该粘性解序列会收敛到Eikonal方程的粘性解．     

基于第二粘性用局部微分求积法计算激波

考虑第二粘性效应,采用局部微分求积法数值求解激波问题．首先解释了在激波计算时,有必要考虑第二粘性,然后基于粘性模型,对一维和二维激波进行了数值模拟,还分别考察了剪切粘性力和第二粘性力对数值结果的影响．结果表明,采用粘性模型加上局部微分求积法能够模拟出激波特征,具有客观、简单的优点．     

非定常流体力学数值方法的若干问题(续)

§3.粘性问题 在流体力学计算方法中,通常有两类起光滑化作用的项,称作人为粘性项与格式粘性项。前者是在流体力学运动方程中直接增加一些含有小参数的高阶导数的项,后者是在建立计算格式时自然地引进了相当于某种粘性作用的项。 1950年von Neumann-Richtmyer对于一维流体力学的拉氏方法,引进一个形式为     

应变率敏感性对微孔洞统计演化规律的影响

讨论了在高应力三轴度情况下材料中微孔洞演化的统计规律.根据幂次粘性基体材料中微孔洞长大的动力学方程和孔洞演化所满足的数目平衡原理,得到了动载条件下微孔洞数密度分布随时间的演化规律,考察了基体材料的率敏感程度对微孔洞统计演化行为的影响.对率敏感程度不同的金属材料的微孔洞演化特性进行了对比和讨论,所得的理论数据能定性地与实验观测结果相一致.