反应扩散系统中螺旋波的失稳

文章以反应扩散系统为例,介绍了在可激发系统与振荡系统中螺旋波产生、发展、演化的一些基本性质及规律,并讨论了作者近年来对螺旋波的各种失稳途径、时空混沌的产生机理及螺旋波控制方面所做的实验与理论工作,重点讨论了两类螺旋波失稳现象：爱克豪斯失稳与多普勒失稳,两类失稳都使系统从有规律的螺旋波态变为时空混沌（缺陷湍流）态。     

Richtmyer-Meshkov失稳的数值模拟

利用五阶迎风紧致差分格式加群速度控制方法对激波与轻气体柱形界面的干扰问题进行直接数值模拟,并研究了涡量的产生及其发展和界面的变形,分析了柱形界面的失稳过程,得知在线性发展阶段,重气体以恒定的速度进入到轻气体中,并形成尖钉结构;在非线性发展阶段,在尖钉头部的两侧形成一对旋转方向相反的涡结构.同时证实了激波与界面的相互干扰有助于增加混合.并将所得的数值解与实验结果进行了比较.     

圆形硐室岩爆机制及其突变理论分析

硐室岩爆机制是围岩中处于极限状态的塑性变形集中区承载能力下降时,其中完好岩体部分以弹性方式卸载,当后者释放的弹性能超过前者形变耗散的能量时便发生岩爆．以岩体等效应变为状态变量,建立了硐室岩爆的突变模型,给出岩爆释放地震能计算式．分析表明: 岩爆发生条件与岩体的升降模量比及岩体裂隙发育程度有关;对于特定冲击倾向的岩体,存在相应的临界软化区深度,当满足岩爆发生条件,且软化区深度达到临界深度时会发生岩爆．     

纳米Ce0.5Zr0.5O2单相固溶体的软化学合成

以无机盐为原料,利用高分子网络凝胶法在常压(101．325kPa)和较低温度(550℃)条件下合成出Ce0.5Zr0.5O2超细粉,并用XRD粉末衍射、TEM透射电镜和FT-IR红外光谱对所得产物的晶相和微观形貌进行表征。结果表明,所得超细粉体为单一立方相固溶体且结晶良好,粉体平均粒径约为9．5nm,无明显硬团聚。     

兰临高速公路袁家湾段切坡开挖失稳过程及其机理

袁家湾滑坡受人类活动控制和影响非常典型,在新构造活动以及褶皱构造和断裂构造较强烈的影响下,发育于结构松散破碎、表层风化严重的砂砾岩夹泥岩的顺倾岩层中,本文以滑坡的工程地质分析为主,结合FLAC3D数值模拟,分析了边坡在复杂的自然环境下和人类活动改造过程中的重复性、继承性、相似性和增大性的滑动特征,以及在人类改造形式下的独立性和多样性的破坏形式,揭示该滑坡伴随着人类的切坡开挖破坏逐渐加深加大,逐步向自然状态协调发展的演化过程。     

基于偶应力理论剪切带问题的弹塑性有限元分析

对于软化材料的剪切带问题,传统弹塑性有限元分析遇到了困难,进入弹塑性阶段,计算结果对网格划分敏感,出现所谓的有限元网格依赖性问题,随着网格的细分,计算常常因不收敛导致失效. 用有限元软件ABAQUS计算了3个例题,证实了传统弹塑性有限元分析软化材料剪切带问题的局限性,同时证实对于无剪切带的厚壁筒问题不会出现上述问题. 进一步引入细观非局部化理论,对非局部理论含有的细观参数\ell进行了深入讨论,并采用可通过C0 -1分片检验的18参偶应力三角形单元,重新计算了3个例题,结果避免了上述问题,说明细观偶应力有限元尤其适用于分析剪切带问题.      

混凝土材料动态本构关系

利用改装的杆径为φ74mm的直锥变截面式Hopkinson压杆对混凝土材料进行动态压缩实验,系统地研究了混凝土的应变率硬化效应和损伤软化效应,进而拟合出混凝土材料的损伤型线性粘弹性本构关系。     

弹塑性损伤本构关系的显式积分算法研究

首先引入弹塑性损伤本构关系,分别从材料软化与残余应变两个方面,描述伪脆性材料的非线性行为.针对结构动力分析中的强非线性问题,给出了弹塑性损伤本构关系的显式积分算法.算法中引入算子分解的思想,将弹塑性本构关系分成塑性与损伤两个模块.首先求解塑性模块,根据有效应空间塑性演化公式,采用前进欧拉算法,直接构造塑性演化的预测值,并且根据屈服函数的漂移构造了误差限公式,作为衡量显式算法精度的指标.将塑性模块求解的结果代入损伤模块,可以方便地求得损伤变量的演化,并最终得到更新后的应力.整个求解过程不需要迭代,可最大程度的算法稳定性.将论文建立的本构关系显式算法与结构分析显式算法结合,构造了结构显式分析方法,并模拟了两个经典算例,算例结果验证了论文方法的有效性.     

基于突变理论深埋硬岩隧道的失稳分析

在分析隧道开挖引起围岩扰动和损伤的基础上,运用突变理论探讨了深埋硬岩隧道失稳的机理;基于势能原理,建立了深埋硬岩隧道失稳的尖点突变模型,导出了失稳的力学判据条件。结果表明:深埋硬岩隧道的失稳不仅受岩体特性及所受载荷的影响,而且与围岩中弹性区刚度和塑性区刚度的比值有关;开挖过程中,围岩受扰动和损伤程度越大,岩体完整性系数越小,力学参数指标弱化程度越高,塑性区范围越大,刚度比越小,围岩系统发生失稳的可能性就越大。工程实例分析表明,分析结果与实际经验基本一致;研究成果可为预防隧道失稳、采取合理的施工工艺和支护措施提供参考依据。     

基于参数变分原理的Cosserat连续体弹塑性分析

基于参数变分原理,提出了Cosserat模型弹塑性计算的算法,给出了基于Cosserat理论的参数最小势能原理,基于所提出的变分方程,建立了Cosserat理论弹塑性分析的参数二次规划模型,进一步将算法应用于平面应变软化问题计算中,获得的结果具有良好的非网格依赖性.