弹性应力波的双脉冲结构与平板冲击试验验证

对传统弹性应力波理论以及平板冲击下的应力波传播提出了重要修正.现有的弹性应力波理论在旋转运动以及与内力的对应关系、波动方程等方面存在理论缺失和不完备性.提出弹性体存在体积波和偏斜波,体积波可独立传播但偏斜波受体积波的影响,两种波构成一个弱耦合波系.平板冲击应为三维应变状态,体应变和偏应变两个波动变量依然保持二阶张量状态,但独立的波动变量可简化为一个体应变和一个偏斜主应变,波动方程简化为关于两个波动变量的弱耦合波动方程组.应力波的界面效应涉及了冲击加载面上应力波的激发和应力波在自由面上的反射,建立了加载面和自由面上边界条件与波动变量的依赖关系.冲击加载面上同时激发出体积波和偏斜波,但体积波与部分偏斜波组成一个以较快速度传播的复合脉冲,剩余偏斜波形成另一个以较慢速度传播的偏斜脉冲.两个入射脉冲在自由面上分别反射回来结构相同的复合脉冲和偏斜脉冲,即形成4个反射脉冲的传播.应力波的双脉冲结构与平板撞击下试件自由面速度的二次压缩现象是一致的,10发不同厚度的氧化铝平板冲击试验测得的二次压缩信号验证了偏斜脉冲的理论预测.     

气波增压器转子中气体的二维非定常运动

本文研究了相对旋转坐标系中气波增压器转子子午面上气体的二维非定常运动。使用二阶精度的MacCormack差分格式求解了子午面上的非定常Euler微分方程,给出了一个对中小型气波增压器有代表意义的数值解,还与实验及一维数值计算结果进行了比较。计算表明采用二维模型更全面地揭示了气波增压器转子中气体非定常运动的规律。     

地面波动所激起而作用于水坝上的流体动压力

在地震区,要使建成的水坝既能抵抗地震的剧烈振动而不毁坏,又要使坝体结构布局和建筑材料用量合理,就必须研究地震所激起的水动压力问题。本文导出了相应的流体动载荷和流体自由表面涌高的计算公式,较全面地分析了在地震时各种可能出现在坝面上的流体动压力。文中论证了可能出现的共振现象,指出对于空间问题,在某些情况下,重力和流体自由表面重力波对流体动载荷的影响必须加以考虑,并提出了地震流体动压力空间问题模拟试验的相似准则。本文最后还研究了三角形河谷和半圆形河谷的一些问题。     

三层流体系统中孤立波的产生

采用约化摄动方法导出了三层流体系统中各界面所遵循的KdV方程,讨论了流体深度对孤立波产生的影响,将波分为快模式、中间模式和慢模式波后发现慢模式波的结果与已有的实验结果定性上一致.此外,还发现自由面上可能存在下凹的孤立波,这有待于实验的验证.     

爆炸作用下钢板层裂的数值分析

用一维运动模型对高能炸药在钢板表面接触爆炸时钢板中应力波的传播及其在钢板自由面上反射后引起的层裂现象进行了数值分析,并和前几年在我国进行的实验结果作了比较.发现当钢板采用流体弹塑性模型,并采用损伤积累层裂准则的情况下,计算所得的主裂片厚度是和实验结果合理地符合的.提出了一个计算主裂片厚度的近似公式,对实验中出现的多层的呈云母状结构的次裂片现象也作出了较满意的解释.     

波动方程的边界单元法

本文从三维波动方程的Kirchhoff积分公式出发,首先经离散化给出无限均匀介质中的边界单元法公式.其后,在引入了波在不同介质面和自由面上的反射、折射系数以后,给出了三维波动方程在分区均匀介质中的边界单元法公式.     

关于分数阶Maxwell淤泥模型及其在水波衰减问题中的应用

分数阶Maxwell模型可用来模拟粘弹性的海床淤泥．与传统的有理分式模型相比,分数阶Maxwell模型可以用更少的自由参数,较好地描述某些真实淤泥的流变特性．将该分数阶Maxwell模型用于研究淤泥与自由表面水波的相互作用,并得到了线形单色波的衰减率．从水波衰减率曲线中可观测到淤泥层的共振现象,共振时衰减率将达到峰值．对于线形单色波,其衰减率还可表示为各模态衰减率之和,从而可研究某一模态的运动对水波衰减的影响．模态分析表明,当某一模态运动引发共振时,总衰减率由该模态的模态衰减率决定．     

太阳风中的大尺度涡旋波

本文中提出,行星际磁场的扇形结构可能是由赤道面上的大尺度涡旋波引起的.对于太阳偶极子基本磁场来说,行星际空间中赤道面为一中性片,但当有波动形式的扰动时,就可能在赤道面上出现磁场,而在相邻区域磁场呈相反极性,文中证明了存在一种涡旋状的波动,它刚性地随同太阳一起共旋.在不考虑粘滞性和热传导的简单模型下,这种波不衰减,可以稳定地维持.按这种理论,扇形结构不是一种物质流,而是一密度波.本文还定量地估算了这种大尺度涡旋波的波长和倾角,并与人造卫星和飞船的观测资料作了比较,结果表明,两者是比较接近的。     

一种长期数值天气预报方法的物理基础

本文对一种新的长期数值天气预报方法的物理基础作了探讨。在考虑了各种热源(汇)的参数化形式后,建立了海-气联合系统中的闭合运动方程组。对这组方程的频率分析指出,存在两类在性质上完全相异的运动形式,其中一类是振荡周期为几天的短期波,它本质上是Rossby行波;另一类则是时间尺度为月的长期波。在非绝热作用下,这两类波可以是发展的(不稳定)。为了避免短期波以及误差所造成的虚拟过程的强烈发展,而把作为预报对象的、振幅较小的长期波的演变给掩盖掉,作者认为,在方法论上可以把短期波看成是一种“干扰”长期波的“噪音”而滤掉它。文中给出了一种滤掉短期波的方法。最后,分析了海洋的表层温度和大气运动之间的相互适应过程,指出,对于长周期运动,大气运动主要向初始的海温场适应。这就进一步为滤波后的长期预报方法提供了理论根据。     

微极热弹性无限板的轴对称自由振动

研究了在应力自由和刚性固定边界条件下,无能量耗散的均匀、各向同性微极热弹性无限板的轴对称自由振动波的传播,导出了相应的对称和斜对称模态波传播的闭合式特征方程和不同区域的特征方程.对短波的情况,应力自由热绝缘和等温板中对称和斜对称模态波传播的特征方程退化为Rayleigh表面波频率方程.根据导出的特征方程得到了热弹性、微极弹性和弹性板的结果.在对称和斜对称运动中计算了板的位移分量幅值、微转动幅值和温度分布,给出了对称和斜对称模式的频散曲线,并示出了位移分量和微转动幅值和温度分布的曲线.能够发现理论分析和数值结论是非常一致的.     

任意形状凸起地形对平面SH波的散射

将具有任意形状的凸起地形对称态SH波散射问题转换为契合问题加以研究,利用求解弹性波动问题的复变函数与保角映射方法,在包括任意形状凸起边界在内的一个区域中,构造一个在凸起边界上应力自由,其他部分位移和应力均为任意的驻波解,然后再将这个驻波解与其余下的区域中的散射波解在两个区域结合面上完成契合过程,由此决定出这两个区域中的驻波和散射波解答,最后对圆弧形和半椭圆形凸起进行了数值计算,并将计算结果与有限元法的数值解进行了比较。     

由孤波到行波涌浪

动力论Alfven波在反常阻尼作用下解有两个分支,慢波V_p<V_Acosθ则成为波破碎状态。这种涌浪结构是典型自组织现象,其形态由表征阻尼大小的参数β控制,高β得到激波样的结构,低β则在峰面上呈若干孤波的结构.联系非线性动力学中自组织现象,对孤波、激波和涌浪形成机制考察,可以给出波动的普适定义.     

人体体动脉脉搏波和输入阻抗的计算机模拟

本文通过对具有连续出流的分支、锥削管的一维非线性瞬态流分析,研究了人体体动脉中压力和流量脉搏波的传输和血管输入阻抗的变化规律.通过耦合支配着动脉中脉搏波传播的连续性方程和运动方程,文章导得了一组可以用特征线法求解的拟线性双曲型偏微分方程组.同时,对血管系统中常见的几种边界条件进行了适当的处理.文章利用血管几何参数和物理参数的生理实验数据,对血管系统的脉搏波传播和输入阻抗进行了计算机模拟.结果表明,从本文提出的分析模型得到的压力和流量波形以及输入阻抗与有关文献公布的实验结果吻合得相当好.     

低纬地区非线性孤立波存在性讨论

本文讨论了静力平衡下的绝热自由大气非线性重力惯性波的孤立渡解存在性,设运动在y方向是均匀的,又采用了β平面近似,同时忽略了动量方程中垂直平流项,我们导出了孤立波解的解析解表达式,通过对波速c的讨论,我们指出:在中纬地区,很难形成孤立波;在低纬地区(热带地区),由于科氏力很小,层结稳定度较弱有可能产生孤立波。最后我们讨论了孤立波的波速c与科氏力f,β和稳定参数σ_8之间关系。     

带有初应力磁电弹覆盖层的介质中Love波的波速方程

研究了均匀半空间上含有有限厚度的初应力磁电弹覆盖层结构中Love波的波动方程问题.基于初应力下磁电弹材料的运动方程,应力自由的表面条件和连续的界面条件,得到了电磁学开路和短路时Love波的波速方程.结果对新型磁电弹表面波器件的理论研究具有重要的意义.     

初应力下功能梯度磁电弹材料的Love波传播

研究初应力下含磁电弹覆盖层的半无限大功能梯度磁电弹介质中Love波的传播问题.在电磁学开路和短路的边界条件下,基于初应力下功能梯度磁电弹材料的运动方程,应力自由的表面条件和连续的界面条件得到了Love波的波速方程,为功能梯度磁电弹材料表面波器件的发展提供了理论依据.     

微结构固体中孤立波的演变及非光滑孤立波

给出了包含宏观应变和微形变的全部二次项以及宏观应变三次项的一种新的自由能函数.利用新自由能函数并根据Mindlin微结构理论，建立了描述微结构固体中纵波传播的一种新模型.利用近来发展的奇行波系统的动力系统理论，分析了系统的所有相图分支，并给出了周期波解、孤立波解、准孤立尖波解、孤立尖波解以及紧孤立波解.孤立尖波解和紧孤立波解的得到，有效地证明了在一定条件下，微结构固体中可以形成和存在孤立尖波和紧孤立波等非光滑孤立波.此结果进一步推广了微结构固体中只存在光滑孤立波的已有结论.     

喷涂于运动边界上液体薄膜射流的流变效应

采用非Newton流体的二阶流体模型分析了相对高温的液体熔体薄膜由模口喷出并涂于运动的固体膜上. 讨论了由自由面上温度梯度驱动的非Newton液体薄膜的热毛细流动, 考虑热毛细流动的流变效应. 分析是基于润滑理论近似和摄动理论近似. 得到了液体高度方程和非Newton液体薄膜的热流体力学过程描述, 具体求解了弱流变流体效应的情况.     

有界空间的非线性声学——横波入射与临界角响应

在以前的基础上,进一步讨论了横波入射角超过临界角时的情形,结果表明,在临界角附近,自由面上二阶谐波位移响应的模出现大的极值,相位有突变.根据这一结果,人们可以利用非线性方法产生较强的二阶谐表面波.     

关于弹性振动的镇定(Ⅱ)

<正> 1.细长的飞行器在推力与垂直于纵轴的空气动力作用下的俯仰与偏航运动可以近似地描述成两端自由弹性梁的运动.本文是工作[1]的继续,讨论弹性振动的镇定问题.在工作[1]中讨论了以细长的飞行器为模型的弹性自由梁振动的镇定问题.在[1]中为了使问题集中到主要方面,讨论的弹性自由梁振动的镇定问题是最简化的数学模型,即在弹性自由梁的运动方程中只考虑了惯性力、弹性力和以弹性梁的角速度作为反馈输入时的