无风条件下马蹄波波面演化特征的实验研究

在实验室无风条件下对马蹄波进行了实验研究. 得到了L2型的马蹄波,也发现了两种新的类似马蹄波的波型,给出了马蹄波的横向波长和波高参数的几何特征,分析了马蹄波演化的过程中波面时间历程和振幅谱特征,讨论了马蹄波产生的机理和条件.      

天然纤维增强复合材料力学性能及其应用

本文介绍了天然纤维的化学成分、结构以及力学性能;综述了天然纤维的表面处理方式,分析了其作用机理,并讨论了表面处理对其复合材料力学性能的影响;从增强体形式出发,介绍了短纤维、纤维毡、纤维织物以及单向纤维增强复合材料,并研究了成型工艺、纤维含量和表面处理等对其拉伸、弯曲、界面性能和冲击强度以及断裂韧性的影响;最后总结了天然纤维增强复合材料在汽车、建筑土木等领域的应用现状,并展望了其发展和应用前景。     

缝合复合材料层板刚度预报

提出了缝合复合材料层板的刚度预报模型,该模型考虑了缝合针脚处的孔洞对刚度的影响,描述了缝合孔洞的几何形态,建立了孔洞形态与纤维弯曲的关系,采用平均刚度法和经典层合板理论进行了刚度预报,获得了与试验数据相吻合的预报结果,表明了该模型的有效性,详细探讨了缝合孔洞对缝合层板刚度的影响规律,得到一些有益结论。     

线圈炮电枢（圆柱壳）的屈曲分析

对线圈炮的电枢在径、轴向复合非均布电磁荷载作用下的弹性屈曲问题进行了有限元分析。采用八节点等参元，建立了圆柱坐标下的计算模型，给出了电磁力的计算，处理了剪切锁定与荷载移置等问题，编写了完善圆柱薄壳的屈曲分析程序ＳＢＴ。并对某五级炮的电枢进行了计算，获得了三个典型时刻的临界荷载。     

弹性体摩擦的黏滞疲劳理论及实验研究

为了更好地解决弹性体摩擦学方面的问题,建立了弹性体摩擦的黏滞疲劳理论,阐明了弹性体摩擦是粘附的表面拉伸效应和迟滞的体积变形效应的综合作用,揭示了弹性体磨损的本质机理是周期性疲劳破坏,解释了弹性体在摩擦过程中的各种特征现象.实验论证了黏滞疲劳理论在摩擦和磨损方面的可行性和精确性.通过建立的公式计算了弹性体的摩擦系数和摩擦力,并控制误差在6%的范围内;计算了弹性体的表观单位磨损率,并控制误差在7%的范围内.     

基于H∞控制方法的AMD Benchmark主动控制结构的试验研究

针对结构主动控制系统中存在的模型不确定性问题,进行了H∞主动控制策略及实验研究,目的是使控制系统具有良好的鲁棒性.文中首先建立了AMD (active mass damper) Benchmark主动控制结构的试验系统,然后介绍了主动控制试验系统的工作原理,随后提出了基于H∞控制理论的主动控制方法,详细阐述了控制器中有关H∞控制权函数选取的过程以及控制器设计过程,最后通过试验验证了H∞控制器的有效性和鲁棒性.     

基于虚拟仪器的惯性敏感器自动测试系统

介绍了基于虚拟仪器技术的惯性敏感器自动测试系统的实现方法.系统可用于对多种敏感器进行测试,具有X-Y和V-T两种测试方式.系统除了能完成测试任务之外,还添加了仿真模块,可根据用户设定的敏感器指标模拟输出测试曲线,用于与实际测试情况进行比较.在数据处理与分析中建立了各种敏感器参数的解算模型,用户可根据实际测试需要进行动态选取.对测试需求进行了分析,提出了系统的总体方案与组成结构,对硬件配置作了说明,介绍了软件的模块化设计方案,列出了软件运行流程图,最后给出了测试实例.应用证明,该系统在功能、操作性、通用性及可靠性等方面达到了预期效果.     

绿色润滑油的发展概况

概述了绿色润滑油的发展状况,阐述了绿色润滑油的含义,阐述了绿色润滑油的含义,介绍了生物降解试验方法,通过对绿色润滑油基础油及基适用的添加剂的综述,提出了绿色润滑油发展过程中存在的主要问题,并对将来的发展趋势进行了展望。     

在普通力学课程中开展研究性学习的探索

 讨论了研究性学习的内涵,给出了力学研究性学习的部分参考课题,通过 教学案例归纳了研究性学习中的师生互动的6个步骤,并对教师的角色转变进行了分析.通过 研究性学习的实施,学生学习力学的积极性得到了提高,创新意识和能力得到了增强.为在力 学课程中开展研究性学习提供了重要的参考和借鉴.     

石墨烯掺杂的陶瓷和金属自润滑材料研究进展

石墨烯(GN)具有独特的纳米层状结构，是一种性能优异的纳米润滑材料，在自润滑材料的研究领域获得了广泛的关注. 文章综述了掺杂石墨烯的陶瓷和金属自润滑材料的最新研究进展，重点探讨了石墨烯对材料力学和摩擦学性能的作用机理，以及石墨烯自身结构不同引起的性能差异，总结了掺杂石墨烯的陶瓷和金属材料的制备方法，简要介绍了各种制备方法的特点. 文章还对现有的研究成果进行总结分析，指出了当前研究中仍待解决的问题，为今后的研究工作提出了建议.      

A non-hydrostatic numerical scheme for dispersive waves generated by bottom motion

A numerical scheme based on the staggered finite volume method is presented at the aim of studying surface waves generated by a bottom motion. We address the 2D Euler equations in which the vertical domain is resolved only by one layer. The resulting non-hydrostatic scheme is used to simulate surface waves generated by bottom motion in a water tank. Here we mimic Hammack experiments numerically, in which a bed section is moved upwards or downwards, resulting in transient dispersive waves. For an impulsive downward bottom thrust, free surface responds in terms of a negative leading wave, followed with dispersive train of waves. For an upward bottom thrust, amplitude of the leading wave decays as the wave propagates, and no wave of permanent form evolves— instead, there appears a train of solitons. In this article, we show that our numerical scheme can produce the correct wave profiles, comparable with the analytical and experimental results of Hammack. Simulations using intermediate and slow bottom motions are also presented. In addition, we perform a simulation of a wave generated by submerged landslide, that compares well against previous numerical simulations. Via this simulation, we demonstrate that our scheme can incorporate a moving wet–dry boundary algorithm in the run-up simulation.     

多次透射公式在波动数值模拟中的一种实现方案

将一种常用的吸收边界条件─多次透射公式合并于紧接人工边界的内节点控制方程给出了该公式的一个新的实现方案.该方案较之原实现方案不仅收缩了计算区、改进了边界的模拟精度,而且揭示了该公式截断误差的阶数与大区域数值解之间的关系,阐明了提高吸收边界的精度阶对改进波动数值模拟精度的局限性.通过数值试验比较了新方案、原方案及Givoli-Neta吸收边界条件的在人工边界上的精度,结果表明前者优于后二者.     

Free surface wave motions and interactions

This paper investigates the problems involved in the numerical simulation of free surface wave motions and surface wave effects on marine structures. Various approaches that might be taken in meeting these problems are discussed, and their relative advantages and disadvantages are considered. One particular approach combines a Lagrangian formulation of the governing equations, a triangular grid and a finite-difference solution procedure. Since this approach has some distinct advantages in the numerical calculation of fluid flows which include a free surface, it formed the basis for the development of one particular computer code, SPLISH. Sufficient progress has been made with the SPLISH code to demonstrate the attractiveness of numerical calculations for wave flow problems. Recent computational results demonstrate that realistic time-varying local flow fields, pressures and forces on and near structures such as a half-cyclinder on the ocean floor can be determined from numerical calculations for certain conditions. Good agreement is found in comparison of the numerical results from SPLISH, recent linear wave Green's function and fifth-order asymptotic solutions for wave motion over a bottom seated half-cylinder, and an experimental simulation in a wave channel.     

流固耦合地震波动问题的显式谱元模拟方法

流固耦合地震波动问题主要研究由流体和固体构成的复杂系统中地震波传播特性及其规律. 传统模拟方法中一般以声波方程、弹性波方程的数值解分别描述理想流体和弹性固体中的波动, 并实时地处理两种不同性质介质之间的相互耦合作用, 数值格式复杂且限制数值模拟精度与计算效率. 本文采用谱元法结合多次透射公式人工边界条件实现了一种流固耦合地震波动问题的高阶显式数值计算方法. 该方法利用了流固耦合问题统一计算框架,可将饱和多孔介质的Biot波动方程分别退化为理想流体的声波方程和弹性固体的弹性波方程. 通过P波垂直入射的水平成层理想流体-饱和多孔介质-弹性固体场地模型、P波斜入射的不规则层状界面以及任意形状界面的理想流体-饱和多孔介质-弹性固体场地模型等三个算例, 与传递函数法解析解以及集中质量有限元法计算结果进行对比分析, 证明了本文方法的正确性与有效性. 数值模拟结果表明, 本文方法相较传统有限元法可以少得多的节点数量获得更高的数值精度, 并且在较宽的频率范围内都能可靠地模拟出流固耦合系统的动力响应, 充分体现出本文方法兼顾高精度、计算效率和复杂场地建模灵活的特点.      

射孔弹爆轰波间干扰的有限元分析

通过有限元显式动力分析程序的显式算法,对石油射孔弹顺序起爆后弹间爆轰冲击波干扰的过程进行了2维数值模拟,并考虑了弹体对弹间干扰的影响,对模拟结果进行了讨论;分析了影响高孔密射孔技术的弹间干扰产生的原因,主要是爆轰冲击波的压力场受到不同程度的干扰,致使初始爆轰波形破坏.计算结果与已有的物理现象和规律吻合,说明该计算模型和...     

涡旋波流场的涡量测试与计算及特征参数的影响

从实验和模拟计算两个方面,对涡旋波流场的速度矢量图和涡量进行了定量测试和综合分析,并对涡旋波流动与其特征影响参数之间的关系进行了研究。结果表明:涡旋波流动只在二维层流状态下产生,涡旋波形成后,Re数对旋涡尺寸的影响较小,涡量随Re数的增大而增大,但涡量不随时间的增加而单调增加。随着St数的减小,旋涡尺寸明显增大,涡量却随之减小。本文也对不同槽道内的涡旋波流场进行了数值模拟计算,进而确定了涡旋波流场的形成条件。     

Damage detection based on the propagation of longitudinal guided wave in a bimetal composite pipe

This paper investigates the damage detection based on the propagation of guided wave in bimetal composite pipes, which can identify damage locations in both axial and circumferential directions. The feasibility of the method is showed by numerical simulations using FEM code ANSYS. Mode analysis is used to evaluate the guided wave mode and its structure, which can provide the basis of the mode selection in measurements scheme. The guided wave propagation in a damaged pipe is computed by transient analysis. 16 nodes around the pipe wall, as probes, are used to record the guided wave signal. When Pseudo Margenau—Hill distribution (PMHD) for each signal is carried out, three types of modes could be found, which are led mode, excited mode and lag mode in sequences. Based on the results, the arrival time of the excited mode could be used to locate damage in axial direction, and the energy distribution around the pipe of lag mode is consistent with the damage in circumferential direction. The simulation illustrated the possibility of detecting damage location in both axial and circumferential directions based on longitudinal ultrasonic guided waves only.     

局部人工边界稳定性的一种分析方法

采用时域局部人工边界同有限元或有限差分相结合的方法分析无界域中的波动问题时可能出现由边界引起的数值失稳现象．本文提出一种分析局部人工边界稳定性的实用方法．该方法从时域逐步积分格式出发，考虑了边界节点运动和内部节点运动的耦合以及离散化的影响，可以给出局部人工边界在多维波动数值模拟中的稳定性近似准则．文中对多次透射边界在一维及二维出平面波动模拟中稳定性的分析结果，表明了该方法的合理性     

基于VPM-THINC/QQ模型的波浪高保真模拟

为实现波浪传播的高保真数值模拟,采用包含单元均值和点值(volume-average/point-value method,VPM)的有限体积法求解纳维-斯托克斯方程和具有二次曲面性质和高斯积分的双曲正切函数(THINC method with quadratic surface representation and Gaussian quadrature,THINC/QQ)方法来重构自由面,建立以开源求解库OpenFOAM底层函数库为基础的VPM-THINC/QQ模型. 在本模型中添加推板造波法实现波浪的产生功能,采用松弛法实现消波功能,构建高精度黏性流数值波浪水槽. 分别采用VPM-THINC/QQ模型和InterFoam求解器(OpenFOAM软件包中广泛使用的多相流求解器)开展规则波的数值模拟,重点探究网格大小和时间步长等因素对波浪传播过程的影响,定量地分析波高衰减程度;为验证本模型的适应性,对长短波进行模拟. 结果表明,在相同网格大小或时间步长条件下,VPM-THINC/QQ模型的预测结果与参考值吻合较好,波高衰减较少,且无相位差,在波浪传播过程的模拟中呈现出良好的保真性. 本文工作 为波浪传播的模拟研究提供了一种高精度的黏性数值波浪水槽模型.      

缸内激波对锥顶型燃烧室的活塞破坏机理

以二维数值模拟为基础,研究了锥顶型燃烧室内的冲击波发展的震荡过程,得到作用于活塞不同位置处的超压分布。模拟结果表明:由于燃烧室结构的独特性,导致冲击波能在特定区域进行汇聚,致使该区域超压明显高于其他区域。将该模拟结果与实际破坏失效的活塞进行对比,发现冲击波汇聚区域往往就是活塞被破坏的地方。数值模拟结果与实际破坏结果吻合很好。这为设计燃烧室形状以避免冲击波对活塞造成破坏提供了理论基础。