用于应变局部化行为分析的弹塑性损伤耦合本构研究

在已有的损伤塑性耦合本构模型基础上,进行了本构意义上的参数辨识,对不同参数取值时的材料行为进行了数值模拟,并对损伤演化律提出了改进措施．应用改进了的模型,在结构意义上进行了数值检验,模拟了简单试件拉伸时的变形局部化．数值结果表明这一理论模型有更好的数值稳定性,能较为准确地模拟金属韧性断裂的变形局部化现象．     

混凝土材料的粘塑性损伤本构模型

基于不可逆热力学,引入运动硬化、等向硬化和损伤内变量,构造了相应的自由能函数和流动势函数,推导出了混凝土材料的粘塑性损伤本构模型．数值模拟的结果表明,该模型能够避开屈服面和破坏准则的基本假设来描述混凝土材料的以下特性:压缩载荷作用下的体积膨胀现象;应变率敏感性;峰值后由损伤和破坏引起的应力软化和刚度退化现象A·D2由于此模型避开了根据各种变形阶段选择与其相应的本构模型的繁琐计算,因此更便于纳入复杂工况下应力分析有限元程序中．     

Ⅰ阶梯度损伤理论

从热力学基本定律出发,将应变张量、标量损伤变量、损伤梯度作为Helmholtz自由能函数的状态变量,利用本构泛函展开法在自然状态附近作自由能函数的Taylor展开,未引入附加假设,推导出Ⅰ阶梯度损伤本构方程的一般形式．该形式在损伤为0时可退化为线弹性应力-应变本构方程,在损伤梯度为0时可退化为基于应变等效假设给出的线弹性局部损伤本构方程．一维解析解表明,随着应力增大,损伤场逐步由空间非周期解变为关于空间的类周期解,类周期解的峰值区域形成局部化带．局部化带内的损伤变量将不同于局部化带外的损伤变量,由此可以反映出介质的局部化特征．损伤局部化并不是与损伤同时发生,而是在损伤发生后逐渐显现出来,模型的局部化机制开始启动;损伤局部化的宽度同内部特征长度成正比．     

微分本构粘弹性轴向运动弦线横向振动分析的差分法

给出了微分本构粘弹性轴向运动弦线横向振动数值仿真的一种差分法．文中建立了具有微分本构的粘弹性运动弦线的横向振动模型;通过对系统的控制方程和本构方程在不同的分数节点离散,得到一种新的差分方法．利用这一方法,弦线振动方程的数值计算过程可以交替地显式进行,且有较小的截断误差和好的数值稳定性．与通用的方法比较,新的方法计算简单、方便．文中利用方程的不变量检验了数值结果的可靠性,并利用这一方法给出了一类弦线模型的参数振动分析．     

动态裂纹尖端的单参数粘塑性场

本文给出一种弹性-粘塑性本构模型代替了通常的弹塑性模型,假定在趋向裂纹尖端时粘性系数趋向于零,即η=η0r,对动态裂纹的尖端场进行了渐近分析.文中给出了适当的位移模式并得到了单参数解.对不同的Mach数和粘性系数作丁数值计算。基于这种渐近解提出一种断裂准则并讨论了裂纹扩展的稳定性.     

非牛顿流体内流传热研究

在本文中,研究了注入轴对称模腔非牛顿流体非定常流动.本文的第二部份研究了上随体Maxwell流体管内热流动.对于注入模腔流动.其本构方程采用幂律流体模型方程.为了避免在表现粘度中温度关系引起的非线性.引进了一特征粘度的概念.描述本力学过程的基本方程是,本构方程、定常状态的运动方程、非定常能量方程及连续方程.该方程组在空间是二维问题,在数学上是三维问题.采用分裂差分格式求得本方程组的数值解答.分裂法曾成功应用于求解牛顿流体问题.在本文中,首次将分裂法成功地应用解决非牛顿流体流动问题.对于圆管内热流,给出了差分格式,使基本方程组化为一个三对角方程组.其结果,给出了不同时刻的模腔内二维温度分布.     

岩土材料弹塑性正交异性损伤耦合本构理论

在不可逆热力学框架内建立了岩土材料的正交异性损伤塑性耦合宏观唯象本构理论。主要结果有：1）给出了耦合的塑性和损伤的演化律;2）从对含裂纹单元的细观分析入手,通过均匀化（Homogenization）处理,将损伤引入到Mohr-Coulomb条件下,模型同时考虑了损伤对剪切强度及摩擦角的影响,扩容现象则通过损伤应变来计算。     

损伤材料本构关系的一种内蕴时间理论

在评述了现有的连续介质损伤力学(CDM)的严重缺陷之后,基于所提出的损伤对本构关系影响的物理机制和模型及在ε_(T_qD)空间中对损伤材料不可逆过程的热力学描述,本文提出了一组新型的弹塑性损伤本构方程。该方程符合本文第一作者所提出的耗散型材料本构方程形式不变性定律的条件,以及Lemaitre,Valanis的本构方程和经典塑性理论的主要结果可由它在简化条件下推出的属性。文中还简略提到了损伤演化方程、有限元算法、材料函数确定方法及其在弹塑性损伤场分析中的初步应用。文末强调了内蕴表征时间z*和φ在ε_TD与ε_Tq)子空间中分析复杂的损伤与非弹性变形耦合问题时的重要价值;并将本文所提出的模型推广得到了纤维增强复合材料的损伤本构方程。     

高温作用下混凝土热-水-力耦合损伤分析模型

以混合物理论为基础建立了高温作用下混凝土的热-水-力耦合损伤分析模型．将混凝土视为由固体骨架、液态水、水蒸气、干燥气体和溶解气体共5种组分构成的混合物,模型的宏观平衡方程包括各组分的质量守恒方程、整体的能量守恒方程及动量守恒方程,模型所需的状态方程及本构关系全部给出,最后给出基于4个主要参数（固体骨架位移、气压力、毛细压力和温度）的控制方程．模型考虑了混凝土在高温作用下,水分的蒸发与冷凝、胶结材料的水化及脱水、溶解气的溶解与挥发等相变过程;从材料变形破坏过程中能量耗散特征入手,基于Lemaitre应变等价性假说和能量守恒原理得到力学损伤演化方程,并考虑了高温引起的热损伤对材料力学性能及力学损伤演化规律的影响,建立了热-力耦合损伤本构模型．     

简单剪切振荡现象及弹塑性本构的限制条件

基于在真应力空间刻划弹塑性物质的强化、软化和理想塑性特性,本文以刚塑性随动强化模型为例说明产生简单剪切振荡现象,是与模型在简单剪切变形下,其强化和软化特性发生交替变化的现象有关。为使弹塑性本构模型更符合实际,要求它们必须满足如下条件:即对任意弹塑性加载变形过程,本构模型所给出的应力应该是非振荡的,所描述的强化和软化特性,不存在从软化阶段至强化阶段的过渡。     

三维电阻抗成像的体积元方法的数值模拟和分析

电阻抗成像是一类椭圆方程反问题,本文在三维区域上对其进行数值模拟和分析.对于椭圆方程Neumann边值正问题,本文提出了四面体单元上的一类对称体积元格式,并证明了格式的半正定性及解的存在性;引入单元形状矩阵的概念,简化了系数矩阵的计算;提出了对电阻率进行拼接逼近的方法来降低反问题求解规模,使之与正问题的求解规模相匹配;导出了误差泛函的Jacobi矩阵的计算公式,利用体积元格式的对称性和特殊的电流基向量,将每次迭代中需要求解的正问题的个数降到最低.一系列数值实验的结果验证了数学模型的可靠性和算法的可行性.本文所提出的这些方法,已成功应用于三维电阻抗成像的实际数值模拟.     

模型燃烧室冷态流场的数值研究

本文采用α-ε湍流模型对模型燃烧室内湍流冷态流场进行了数值分析.采用混合差分格式和SNIP方法进行数值求解.得到了燃烧室内回流区再附长度及速度分布的数值解.计算结果与有关文献的实验数据吻合较好.本文的工作可以作为建立突扩型燃烧室计算模型的基础.     

Finite element simulations of window Josephson junctions

This paper deals with the numerical simulation of the steady state two dimensional window Josephson junctions by finite element method. The model is represented by a sine-Gordon type composite PDE problem. Convergence and error analysis of the finite element approximation for this semilinear problem are presented. An efficient and reliable Newton-preconditioned conjugate gradient algorithm is proposed to solve the resulting nonlinear discrete system. Regular solution branches are computed using a simple continuation scheme. Numerical results associated with interesting physical phenomena are reported. Interface relaxation methods, which by taking advantage of special properties of the composite PDE, can further reduce the overall computational cost are proposed. The implementation and the associated numerical experiments of a particular interface relaxation scheme are also presented and discussed.     

三维横向流体诱发直管振动的数值模拟

基于有限体积法和有限元法,结合动网格控制技术,建立了横向流体作用下三维弹性直管流致振动计算的数值模型,实现了计算结构动力学与计算流体力学之间的联合仿真．首先,通过对刚性管的静止绕流计算,研究了网格离散方式和不同湍流模型对圆柱类结构静止绕流流场特征的影响和预测能力,得到了适用于双向耦合分析的CFD模型;其次,利用基于双向流固耦合方法的流致振动模型,计算并分析了流体力与结构位移间的相位关系,指出流体力与位移间的相位差是由流体力引起的,同时对双向耦合和单向耦合进行了比较分析;最后通过对直管流致振动的数值计算,联合管表面压力、尾流区时均速度、分离角等时均量,分析了尾流区的流场特征.     

A stochastic simulation procedure for pension schemes

This paper deals with the calculation of some quantities concerning pension schemes by means of stochastic simulation. A very simple procedure, suitable for a typical pension scheme model, is here proposed. It supplies us with a noteworthy time-saving calculation tool, as opposed to a simulation procedure based on a different approach. Comparisons between the calculation times required in numerical experiences by these two different procedures, as well as some results thereby obtained, are then presented.     

High-Order Compact Finite-Difference Scheme for Singularly-Perturbed Reaction-Diffusion Problems on a New Mesh of Shishkin Type

In this work, a high-order compact finite-difference (HOCFD) scheme has been proposed to solve 1-dimensional (1D) and 2-dimensional (2D) elliptic and parabolic singularly-perturbed reaction-diffusion problems. A new kind of piecewise uniform mesh of Shishkin type (Miller et al. in Fitted Numerical Methods for Singular Perturbation Problems, 1996) has also been proposed and using this mesh the HOCFD scheme gives better results as compared to the results using the Shishkin mesh. Moreover, the stated method gives ε-uniform convergence and improved orders of convergence which have also been provided in the results for some test problems.     

Booster Method for Singularly-Perturbed One-Dimensional Convection-Diffusion Neumann Problems

An improved numerical method for singularly-perturbed two-point boundary-value problems for second-order ordinary differential equations subject to Neumann-type boundary conditions is proposed. In this method, an asymptotic approximation is incorporated into a finite-difference scheme to improve the numerical solution. Uniform error estimates are derived when implemented in known difference schemes. Numerical results are presented in support of the proposed method.     

Time step selection for the numerical solution of boundary value problems for parabolic equations

An algorithm is proposed for selecting a time step for the numerical solution of boundary value problems for parabolic equations. The solution is found by applying unconditionally stable implicit schemes, while the time step is selected using the solution produced by an explicit scheme. Explicit computational formulas are based on truncation error estimation at a new time level. Numerical results for a model parabolic boundary value problem are presented, which demonstrate the performance of the time step selection algorithm.