弹性层内部有集中力的精确解

利用Ｈａｎｋｅｌ变换及矩阵理论，获得了位于水平刚性基础上的弹性层在其内部受垂直于边界的集中力作用了的精确率，推广了已有的结论。Ｋｅｌｖｉｎ解，Ｍｉｎｄｌｉｎ解及弹性层表面受集中的用的解都是其特殊情形下的结论。     

AN ANALYTICAL DESIGN METHODOLOGY FOR AN ANNULAR COMBUSTOR

SUMMARY

This paper describes a computational procedure for the optimization of the performance parameters of a simulated annular combustor. This method has been applied to analyze the influence of the performance parameters and geometries on the annular combustor characteristics and provide a good understanding of combustor internal flow fields, and therefore it can be used for guiding the combustor design process. The approach is based on the solution of governing nonlinear, elliptic partial differential equations for 3-D axisymmetric recirculating turbulent reacting swirling flows and the modelling of turbulence, combustion, thermal radiation and pollutant formation. The turbulence effects are introduced via the modified two-equation κ-ε model. Turbulent combustion is modelled using the κ-ε-g model and a two-step turbulent combustion model is employed for the excess emission of carbon monoxide CO. For the evaluation of the NO pollutant formation rate, the NO pollutant formation model, which takes into account the influence of turbulence, presented here. The radiative heat transfer is handled by the heat flux model. The predictions of the combustor character-istics and performance parameters are made using the present approach.

Predictions of velocity, length of the recirculation zone, combustion efficiency and wall temperature are compared with measurements. Agreement between the predictions and experimental data is very satisfactory.     

对边夹支无限长板受法向荷载的解析解

本文用积分变换和留数理论得出了对边夹支无限长板受法向荷载的解析解。     

倾斜轨道电动力绳系卫星回收控制

考虑电动力影响,建立了倾斜轨道绳系卫星系统的动力学模型,研究了子星回收过程的非线性最优控制. 应用Legendre伪谱算法,将连续时间最优控制问题离散化,进而利用非线性规划方法进行求解,通过数值模拟验证了方法的有效性. 结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电动力,可将子星回收到靠近主星的指定位置.      

压电材料椭圆夹杂界面开裂问题的电弹性耦合解

本文研究了在反平面剪切和面内电场的共同作用下，压电材料椭圆夹杂的界面开裂问题，假定夹杂是刚性的导体，采用复变函数保角变换和级数展开方法，可确定压电材料基体的复势表达式，进而求得夹杂界面开裂的电弹性耦合的能量释放率。     

含刚性椭圆夹杂的弹性平面奇异解

运用复变函数方法,求解了含刚性椭圆夹杂的无限弹性平面在任意位置作用集中力和集中力偶的问题,导出了界面应力公式,绘出了应力分布曲线。     

一种单元谐波平衡法

基于有限元离散,对于工程中的非线性响应问题,提出一种单元谐波平衡法．与常规的谐波平衡法不同,本文将谐波平衡方程建立在有限元素上,从而兼顾了有限元素法和常规谐波平衡法两大优势．有限元技术的应用能使得求解问题的范围扩大到复杂工程结构,而谐波平衡概念的使用将使得含有复杂变形和复杂本构关系的动力学响应问题得到有效解决．所提方法能适用于工程结构中具有复杂非线性关系的动力学响应问题．由于谐波平衡法的实施依赖于谐波系数方程及其切线刚度矩阵的解析推导,尽管已经局限到有限元素上,但对于较为复杂一些的本构关系,推导仍非易事．为解决这些问题,放弃通常对于变形梯度和应变张量所作的向量假设,而是从连续介质力学中基本的几何关系入手,提出一种矩阵分解形式．通过利用张量的内蕴导数定义以及关于迹函数的有关性质,给出应力增量的一种新的表现形式．当它与变形梯度的矩阵分解相结合时,使得切线刚度矩阵的导出变得十分简单,而且所得计算形式也比通常紧凑和方便许多．     

弹性支撑斑海豹胡须模型单自由度流致振动实验研究

斑海豹依靠其具有波状外形的胡须,可感知猎物尾迹流场中的涡流,进而循迹追踪.对斑海豹胡须感知涡流特征的机制进行研究具有重要的科学意义和应用价值.本文根据斑海豹胡须的外形参数,制作了1:30的实验模型,在水槽中研究了均匀流场和尾迹流场中单个胡须模型和胡须模型阵列的单自由度流致振动特性,分析了模型振动响应与涡流特征的关联.结...     

AN INVESTIGATION ON ASYMPTOTIC NEAR-TIP FIELDS OF DYNAMIC CRACK IN AN ELASTIC-PERFECTLY PLASTIC COMPRESSIBLE MATERIAL

The stress and deformation fields near the tip of a mode-I dynamic crack steadilypropagating in an elastic-perfectly plastic compressible material are considered under plane strain condi-tions. Within the framework of infinitesimal displacement gradient theory, the material is character-ized by the Von Mises yield criterion and the associated J_2 flow theory of plasticity. Through rigorousmathematical analysis, this paper eliminates the possibilities of elastic unloading and continuousasymptotic fields with singular deformation, and then constructs a fully continuous and boundedasymptotic stress and strain field. It is found that in this solution there exists a parameter (?)_0 whichcannot be determined by asymptotic analysis but may characterize the effect of the far field. Lastly thevariations of continuous stresses, velocities and strains around the crack tip are given numerically fordifferent values of (?)_0.     

AN EFFICIENT DYNAMIC MODELING METHOD OF AN AXIALLY MOVING CANTILEVER BEAM AND FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS

轴向移动梁动力学问题具有广泛的工程应用背景,如：机械手、机床主轴、武器身管等.计算轴向移动梁动力学响应是评估结构动力学性能以及最终指导结构设计的一个重要手段.采用Rayleigh-Ritz法、拉格朗日方程推导了轴向移动悬臂梁时变动力学方程.选取幂级数函数构造试函数对轴向移动系统动力问题进行求解.幂级数函数良好的积分与微分性能,使得推导容易以矩阵的形式快速进行,便于符号运算软件直接生成MATLAB程序.由于MATLAB基本数据单位为矩阵,符号软件生成的程序只需经过简单修改便可进行动力学计算.大大缩短了轴向移动梁从建模到动力学分析的时间,过程十分高效.通过四组算例,将本文方法计算得到的动力学响应与文献数据进行对比,对该方法准确性进行了验证,并给出了幂级数函数拟合阶数的选取原则.以此为基础,研究了轴向移动梁的频率响应特性.分为考虑重力与忽略重力两种情况,讨论了轴向振动幅度对其频率响应特性的影响.     

一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的静态与动态分析

通过构造保角映射函数,借助复变函数方法,研究了一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的解析解.当椭圆的长、短半轴以及裂纹长度变化时,所得结果不仅可以还原为Griffith裂纹的情形,而且得到孔边裂纹问题、T型裂纹问题和半无限平面边界裂纹问题的应力强度因子的解析解.就声子场而言,这些解与经典弹性的结果完全一致.接着对椭圆孔边裂纹的动力学问题进行了研究,并得到了Ⅲ型动态应力强度因子的解析解.当裂纹速度V→0时,动力学解还原为静力学解.这些解在科学与工程断裂中有着潜在的应用价值.     

刚体撞块撞击弹性长杆的二次撞击分析

本文采用应力波特征线方法详细分析了刚体撞击固支的弹性长杆的撞击过程，指出当撞块质量和长杆质量的比值满足一定条件时，在第一次撞击过程结束后会发生第二次撞击。     

界面裂纹尖端有限变形弹性场的渐近分析

采用完全非线性弹性理论，研究了一类新的可压缩超弹性材料形成的界面裂纹问题，给出了平面应变条件下裂尖场的渐近解．揭示了界面裂纹尖端场的变形特征．     

一种改进的轨道动力学模型

航天器的矢径可以分解为矢径模和单位矢量的乘积,利用该性质将传统轨道动力学方程分解为矢径模和矢径方向的动力学方程组,实现了航天器位置信息的分离;针对两个方程分别采用常数变易法和四元数描述方法,将轨道动力学模型转化为线性无奇异的方程组,同时得到了7 个新轨道变量,且建立了新轨道变量与惯性系下航天器位置速度信息以及轨道六要素之间的相互转换关系. 该轨道模型适用于任意形式的推力和摄动,避免了奇异性,且在虚拟时间的意义下,航天器的旋转角速度只取决于法向力;在常值推力和变推力的情况下,对该模型进行了数值验证,验证了新模型的可适用性、数值稳定性以及计算精度高的优势.