黏性、表面张力和磁场对Rayleigh-Taylor不稳定性气泡演化影响的理论分析

采用理论分析的方法考察了磁场中非理想流体中Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性气泡的演化过程,在与磁场垂直的平面中,综合考虑流体黏性和表面张力的影响,推导了二维非理想磁流体RT不稳定性气泡运动的控制方程组,给出了不同情况下气泡速度的渐近解和数值解,分析了流体黏性、表面张力和磁场对气泡发展的影响,分析结果表明:流体黏性和表面张力能够降低气泡速度和振幅,即能够抑制RT不稳定性;而磁场对RT不稳定性的影响是由非线性部分引起的,并且磁场非线性部分的方向决定了磁场是促进还是抑制RT不稳定性的发展,     

数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin-Le Chatelier带的离面变形行为

作为Portevin-Le Chatelier(PLC)带的重要特征之一,其离面变形仍缺乏实验研究.本文提出使用数字剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形.通过图像相减得到的条纹图,实时观察了PLC带的几何形貌和传播过程,并获得了PLC带离面位移分布.在1/15 s内,PLC带的最大离面位移为245 nm,位置偏向于PLC带传播的前沿.在条纹图中,PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄.此外,实验还观察到PLC带位置变更和倾角转向的演化过程.实验表明,数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性,是研究PLC带离面变形简便有效的方法.     

铝纤维炸药水下爆炸性能研究

将纯铝用熔喷法制成铝纤维添加到炸药中,得到新型非理想混合炸药,通过水中爆炸实验,测试不同位置铝纤维炸药的压力时程曲线。对压力时程曲线进行分析,计算得到水下不同位置铝纤维炸药的冲击波压力峰值、冲量、冲击波能和气泡能。结果表明:铝纤维炸药的压力时程曲线可采用指数函数与双曲线函数进行分段描述,而用正态分布函数拟合气泡脉动压力曲线的效果不理想;铝纤维炸药水下爆炸比气泡能与总能量的比值为52%~58%,说明向基体炸药RDX中添加铝纤维对总能量有影响;总能量与爆热的比值为75%~85%,小于理论近似值(100%),说明铝纤维炸药爆炸时铝纤维反应不完全且破碎铝纤维消耗了一定的能量。     

泡沫铝柱壳对药柱水下爆炸压力场影响的数值研究

基于流体弹塑性模型,建立了描述泡沫铝在爆炸载荷下的冲击响应方程;采用Lagrange差分格式,在均匀网格上对方程进行了离散;编写数值计算程序,进行了药柱水下爆炸的一维数值计算,重点考虑了泡沫铝对水中爆炸冲击波分布的影响。结果表明,数值计算结果与实验数据、LS-DYNA模拟结果基本吻合,证明所建立的泡沫铝流体弹塑性本构方程可以用来描述泡沫铝的冲击响应行为,且泡沫铝对水中爆炸冲击波压力场的影响显著。     

几何参数对V字形钝前缘气动热特性影响

针对三维内转式进气道V字形唇口部位气动热载荷严酷的问题, 将唇口简化为V字形钝前缘, 在来流马赫数6条件下, 采用数值模拟并辅以激波风洞实验, 研究了气动热随前缘几何参数的变化规律. 结果表明, 在半径比R/r (根部倒圆半径R和前缘钝化半径r之比)和半扩张角β的联合作用下, V字形根部主要出现三种激波反射类型, 其壁面热流峰值的位置和大小均差异明显. 在(R/r, β)几何参数空间中, 当R/r和β都相对较小时, V字形根部发生异侧激波规则反射, 超声速气流冲击驻点附近壁面, 并产生极其严酷的第一类中心热流峰值, 最高可达相同钝化半径圆柱驻点热流的12倍. 当R/r或β较大, V字形根部发生马赫反射时, 异侧超声速射流对撞以及激波/边界层干扰分别导致了第二类中心热流峰值和外侧热流峰值, 其严酷程度仅次于第一类中心热流峰值, 采用R/r和β建立了第二类中心热流峰值和外侧热流峰值强弱转变的边界. 当R/r充分大, V字形根部发生同侧激波规则反射时, 第二类中心热流峰值和外侧热流峰值都减小至相同钝化半径圆柱驻点热流的水平.      

综述:面向工程应用的激光干涉动态测量

进入21世纪之后,激光干涉作为一种成熟的非接触式动态测量技术,开始逐步应用于不同的工业领域。激光干涉动态测量技术主要分成两类:一类是基于高速相机的干涉测量技术,而另一类则是基于单像素光电探测器的干涉测量技术。这两类技术都有其局限性:基于高速相机的技术受限于相机时间轴上的采样率;而基于光电探测器的技术则在空间域上只能进行单点测量。针对稳态振动和非稳态振动/变形测量两种实际应用,本文分别讨论了这两类干涉测量技术近年来的一些最新发展。作者希望通过本文的讨论为不同领域的研究人员和工程师在实际应用中选取更优的动态测量方案提供有力的参考。     

加工后的双壁金属换热管在升温-降温过程中受到的力学影响

铅冷钠冷快堆核电设备中的蒸汽发生器,有着在液态金属和水之间进行热交换的作用,其换热部分由排列的换热管组成。贴合式的双壁管是一种具有高换热效率及抵抗管裂纹扩展的管材,适合于这种应用环境。这种管材的内外管间存在残余压力,这是内外管紧贴的标志。然而在经历升至高温又降温的过程后,内外管间残余压力有可能消失引起两管脱开。为了得知温度对贴合式双壁金属管的具体影响,本文设计了一种拉伸法来制备双壁管,并同时采用有限元数值模拟管的加工制备过程并得到了内外管间的残余应力,再对加温后降温的过程进行模拟,分析换热管残余应力和应变状态进行了分析的变化,并通过初步试验来进行验证。通过研究,结果表明温度变化引起的塑性变形是管间残余压力变化的主要原因。通过控制管的加工过程来控制管材加工程度的方法,可望应对温度变化对管稳定性的影响。     

郑哲敏先生逝世周年纪念专刊序

2022 年 8 月 25 日是我刊原主编郑哲敏先生逝世一周年. 郑哲敏先生 (图 1) 是我国著名力学家, 中国科学院院士、中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士, 2012 年度国家最高科学技术奖获得者. 他创立了爆炸力学学科及相关的研究领域; 领导了材料力学、非线性力学、海洋工程力学等学科的研究; 倡导了计算力学、流固耦合、非常规能源、人工智能等领域的研究, 为我国现代力学的发展做出了重大贡献. 为继承和发扬郑哲敏先生的学术思想和科学精神, 缅怀其治学风范, 追忆其科学贡献, 《力学学报》组织纪念活动并策划出版《郑哲敏先生逝世周年纪念专刊》. 该特刊包括研究综述、研究论文和研究方法探讨等不同体裁, 涵盖了爆炸力学、非线性力学、材料力学性能、海洋工程力学、非常规能源、流固耦合及人工智能等不同领域, 共计 19 篇文章. 希望以此推动相关领域的学术交流和进步.      

缝洞型油藏波动和流动耦合模型井底压力分析

缝洞型油藏储集介质包括基质、裂缝和溶洞.在缝洞型油藏的研究中,由于其复杂的孔隙结构和流动机理,裂缝 溶洞 基质之间的相互作用通常被简化为粒间窜流,然而实际地层中如果溶洞体积很大,会导致流动过程中压力变化很大,所以溶洞并不能被简化为一种介质.通过联立力学三大守恒方程,洞中的压力是以波的形式在溶洞中传播（类似于一种压力降的形式）的理论首次被提出,进而形成了波动和流动耦合的缝洞型油藏新的试井模型,并与外部地层渗流方程相结合形成新的完备的控制方程组,再通过Laplace变换和数值反演,得到了井底压力及压力导数的双对数曲线典型图版.结果表明,井底压力曲线形态受流动和波动相关的无量纲参数以及与外部地层性质有关的无量纲参数的影响,针对各个参数进行了敏感性分析.同时与新疆油田的某实例井相拟合,发现曲线拟合效果很好,地质解释结果与实际结果符合.     

YBCO高温超导材料的动态模量

本利用动态激光散斑测振技术测量超小型物体振动特性的实验系统，研究了１２３ＹＢ－ＣＯ温超导体的动态力学性能，运用谱分析仪和时间域分析方法了动态响应信号，识别出了超导体梁的前五阶频率和模态，并根据基频计算了材料的动态模量，为小尺寸脆性功能材料的力学性能测试提供了一种有效的实验方法。