炸药爆炸作用下飞片的运动

刚性飞片在炸药爆炸作用下的一维抛掷问题,仅当爆炸气体多方指数等于三时可以求得解析解;一般情况下须利用计算机求出数值解本文利用了爆炸气体中反射冲击波的“弱”击波特性,使飞片运动和飞片后方流场之间相互耦合的复杂问题解耦而归结为求解常微分方程问题;然后用小参数摄动法求出多方指数接近于三的各种炸药驱动飞片问题的近似解析解,所得飞片终速和数值解符合很好;从而给出了用爆速和多方指数等两个炸药示性参量表出的估算飞片运动的良好近似公式.     

基于正交试验法和数值仿真的环形降压槽结构优化

降压槽存在相互矛盾的阻力和粘损特性均受各结构参数的影响,合理的结构参数选择一直是降压槽设计的难点问题.环形降压槽结构优化设计涉及到多因素多水平问题,数值仿真和正交试验设计方法相结合可以有效地减少对实验的依赖和试验次数.对环形降压槽进行结构参数化建模,建立了幂律流体在降压槽环空流道流动的数值仿真模型,可完成不同结构降压槽性能的数值仿真分析;制定了降压槽3因素3水平的多指标正交试验,采用极差和方差分析方法对试验的结果进行了分析,并用综合平衡的方法确定最优的降压槽结构参数组合.最终得到了各结构参数对降压槽的粘损和阻力性能的影响规律以及最优的结构参数,可为环形降压槽的设计和改进提供有价值的参考.     

水下爆炸冲击作用下悬浮隧道响应参数分析

为了研究水中悬浮隧道在近场非接触爆炸荷载作用下的动力响应规律,将悬浮隧道简化为等截面等刚度的Bernoulli-Euler弹性支撑梁,建立悬浮隧道在爆炸冲击作用下的动力学模型,使用Galerkin法求解振动微分方程,结合一个悬浮隧道待建工程对其进行参数分析,讨论炸药量、爆心距、锚索竖向刚度对位移、速度、加速度的影响规律,并利用其结果对隧道和人体进行损伤分析.结果表明:爆心距对悬浮隧道运动学参数的影响显著,就位移而言随爆心距的增加隧道最大位移近似呈反比例下降趋势,与10 m爆心距相比,20 m和30 m工况下位移分别下降了50.7%,66.6%;炸药量对悬浮隧道运动学参数的影响显著,就位移而言随炸药量的增加隧道最大位移近似呈低阶幂函数上升趋势,与20 kg炸药量相比,40 kg和60 kg的峰值位移分别增加了29.8%,51.3%;锚索竖向刚度对悬浮隧道运动学参数的影响显著,就位移而言随锚索刚度的增加隧道的最大位移近似呈阶梯状下降趋势,与5×10~5 N/m的锚索刚度相比,5×10~6 N/m和5×10~7N/m工况下的隧道最大位移分别下降了53.0%,86.2%,但锚索刚度存在一个高效作用区间,当刚度在区间内,能显著地改变隧道管体的位移,当处在区间外(或大或小)时,对位移的影响不明显.     

采用高分辨率数值方法重构与实测数据一致的实际爆炸波的部分流场

本文采用球面爆炸的活塞推进模型和对间断解具有高分辨率的二阶Godunov型有限差分方法,以两类化爆试验值作依据,通过恰当调整运动活塞边界条件,数值重构了实际半球形爆炸波的部分流场.方法简单、可靠,所得结果可用于评估任意同类型炸药一维爆炸波的远场效应.     

变热特性参数条件下肋片温度周期性变化的传热研究*

本文研究了变热特性参数下,根部温度作周期性变化的肋片传热情况.应用摄动法求解控制微分方程;并且采用打靶法和叠加原理进行数值计算,求解过程是嵌进的、非迭代的.对某种形状的肋片而言,当肋片根部温度作周期性变化时,其传热过程受以下几个参数的影响:E──导热系数的温度系数;N──肋片传热的特性参数;ε──温度波动的幅度参数;B──温度波动的频率;以及对流系数的变化模式等.文中给出了这些参数变化时对肋片的温度分布及热流率、肋效率等的影响情况.所得结果,不但具有理论价值,而且对工程设计也有现实指导意义.     

异位孔爆破破碎块度与设计孔的分形匹配研究

针对露天矿炮区工作面中穿爆作业不规律导致爆破效果不佳现象,通过在胜利露天矿进行爆破试验得到实测数据,利用分形理论中分维数与爆破破碎块度的关系,计算出异位孔连续装药结构岩石爆破破碎块度的分维区间,与其设计孔爆破破碎块度分维区间进行对比分析,对异位孔爆破破碎块度分维区间进行优化,利用工程实测方法与分形理论相结合找到最佳的爆破参数,以达到不规则作业面最佳爆破效果.     

炸药爆轰物质点法三维数值模拟

炸药爆轰以及多点起爆所产生的爆轰波汇聚问题很难应用有限元法进行模拟分析,尤其当网格发生畸变时,导致有限元法计算效率和数值精度严重下降,甚至无法得到正确结果.为此,该文应用显式积分算法的物质点法对炸药两点起爆和按时间序列的多点起爆的爆轰过程进行数值模拟,与炸药爆轰的理论计算结果相吻合.物质点法不但可以有效地避免网格畸变问题,而且为炸药爆轰的数值模拟提供了新的思路.     

Elastic Analysis of Anisotropic Functionally Graded Rotating Disks With Non-Uniform Thicknesses北大核心CSCD

研究了任意梯度变化的变厚度各向异性转动圆盘的弹性问题.假设圆盘绕刚性轴匀速转动,其材料性能和厚度沿径向任意梯度变化.考虑圆盘在中心转轴处受位移约束,外侧自由,根据各向异性转动圆盘的平衡微分方程,得到关于径向应力的Fredholm积分方程,继而通过对Fredholm积分方程进行数值求解,得到结构的位移场和应力场.对具体梯度变化情况仅需代入相应梯度变化进行求解即可.数值算例部分,通过假设厚度、弹性模量等参数为特殊的幂函数形式,将由Fredholm积分方程求出的数值解与对应的精确解进行对比,以及针对常见的Voigt模型,将由该方法算得的数值解和ANSYS有限元计算结果进行对比,验证了该方法的准确性和精度.其次,针对Voigt模型,重点分析了厚度变化、材料性能梯度参数、各向异性度等对应力场和位移场的影响.提出了针对材料性能和厚度沿径向呈任意梯度变化的圆盘结构弹性分析方法,将为优化功能梯度圆盘的结构和材料参数、有效调整构件应力分布、提高结构安全性,提供强有力的工具;算例分析结果对功能梯度圆盘在复杂条件下的结构安全设计有重要的理论指导意义.     

流经有热辐射的无限垂直多孔平板时非稳定MHD流动的Soret和Dufour效应

不可压缩粘性导电流体,流经无限垂直多孔平板,平板存在振荡吸入速度和热辐射时,研究流动参数对自由对流和传质的非稳定磁流体动力学流动的Dufour(扩散热)和Soret(热扩散)效应.应用有限单元法,数值求解该问题的速度、温度和浓度场,还得到了表面摩擦、传热传质率的表达式.数值结果以图表方式给出,对外表致冷的平板(Gr0)和外表加热的平板(Gr0),给出了该方程中所遇参数的影响.     

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.     

势阱深度对双稳态电磁发电系统发电性能的影响研究

电磁式振动能量捕获技术从单稳态系统发展到多稳态系统,拓宽了响应频带,增大了输出电压,能够获得较好的发电性能.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,主要研究了势阱深度对双稳态系统发电性能的影响,并基于最优发电性能下的势阱深度,研究了双稳态系统结构参数中质量比与调频比对系统发电性能的影响.通过数值仿真结果说明,在外部激励频率为低频时:势阱深度较大时,双稳态系统的振子只能在一个阱内发生小幅振动运动;当势阱深度小到一定程度时,双稳态系统的振子跨过势垒在两个阱间内发生大幅混沌运动或周期运动,其优于小幅振动运动时的平均输出功率.通过数值模拟,得到双稳态系统具有较高的发电性能下的最优质量比、调频比以及阻尼比参数.     

Adaptive fuzzy observer based synchronization design and secure communications of chaotic systems

This paper proposes a synchronization design scheme based on an alternative indirect adaptive fuzzy observer and its application to secure communication of chaotic systems. It is assumed that their states are unmeasurable and their parameters are unknown. Chaotic systems and the structure of the fuzzy observer are represented by the Takagi–Sugeno fuzzy model. Using Lyapunov stability theory, an adaptive law is derived to estimate the unknown parameters and the stability of the proposed system is guaranteed. Through this process, the asymptotic synchronization of chaotic systems is achieved. The proposed observer is applied to secure communications of chaotic systems and some numerical simulation results show the validity of theoretical derivations and the performance of the proposed observer.     

NaClO3晶体生长过程光学诊断与数值模拟

运用光学干涉诊断方法实时观测NaClO3晶体生长过程，得到晶体生长过程中溶液浓度，晶体尺寸等物理参量．将这些参量与数值模拟得到的结果进行比对，研究重力条件下NaClO3晶体溶液生长过程中速度场、浓度场的分布与演化，尝试提出符合实际情况的晶体生长理论模型,对比两种方法得到的浓度边界层厚度，数值模拟得到了与实验数据相一致的结论.     

碳纤维/树脂基复合材料曲壁蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能北大核心CSCD

为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验.首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;其次,建立了CFRP曲壁蜂窝夹芯结构的有限元仿真模型,对其在三点弯曲载荷作用下的典型失效行为进行模拟;最后,通过模压成型工艺制备了不同尺寸的CFRP曲壁蜂窝夹芯结构,并将试验结果与理论、模拟结果进行比较.结果表明,蜂窝夹芯结构承载能力与芯层高度、面板厚度密切相关,结构芯层及面板刚度随其尺寸的减小而下降,导致结构失效模式由面芯脱黏失效变为面板压溃失效.     

基于GMRES(m)法的双连通区域数值保角变换的计算法

本文研究了基于模拟电荷法的双连通区域的数值保角变换问题.利用限制Krylov子空间最大维数的算法–GMRES(m)算法,求解基于模拟电荷法的双连通区域数值保角变换中的约束方程,获得了模拟电荷和变换半径,构造了近似保角变换函数.数值实验表明了本文算法的有效性.     

Efficient risk simulations for linear asset portfolios in the t-copula model

We consider the problem of calculating tail probabilities of the returns of linear asset portfolios. As a flexible and accurate model for the logarithmic returns we use the t-copula dependence structure and marginals following the generalized hyperbolic distribution. Exact calculation of the tail-loss probabilities is not possible and even simulation leads to challenging numerical problems. Applying a new numerical inversion method for the generation of the marginals and importance sampling with carefully selected mean shift we develop an efficient simulation algorithm. Numerical results for a variety of realistic portfolio examples show an impressive performance gain.     

负压激励下含椭圆孔高弹体的屈曲分析

基于数值模拟与理论分析,研究了含周期性椭圆孔二维结构的屈曲行为。针对不同的屈曲模态,建立理论模型进行模态分析。结果表明,改变孔的几何参数,椭圆孔结构的屈曲模态会随之发生转换,理论分析与数值结果吻合良好。此外,在数值模拟中,与位移加载不同,负压激励下的单胞需要考虑力边界条件的修正,以确保其满足完备性条件。已有工作在单胞选择中常存在问题,导致错误结果。针对上述问题研究了不同单胞所对应的边界条件,并结合有限结构进行了分析与讨论。     

Non-Probabilistic Structural Reliability Analysis Integrating the PSO and the Kriging Model北大核心CSCD

针对复杂结构可靠性分析中面临的隐式功能函数和小样本问题,提出了一种粒子群优化和Kriging模型相结合的结构非概率可靠性分析方法。采用多维椭球描述结构不确定参数,运用粒子群优化对模型相关参数进行求解,并构建隐式功能函数的Kriging模型进行可靠性分析。三个算例结果表明所提方法有效可行,精度和效率均优于基于Kriging模型的非概率可靠性分析方法。     

Modeling and Numerical Simulation of Breaking Waves on Structures

This work deals with the analytical and numerical simulation of the loads on cylindrical offshore structures due to breaking waves. We investigate breaking waves impact on a cylindrical structure on the surface of the water by using a multiphase flow model of immiscible fluids based on the Volume of Fluid (VOF) method. Different numerical schemes are applied to identify the sharp interface between water and gas. The results are compared as well with the already existing experimental, analytical and numerical studies by [1-3]. The agreement shows that the analytical and numerical models are suited to describe the experimental results. (© 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)