第五届计算力学世界大会(WCCM-V)简介

1会议概况 WCCM-V(Fifth World Congress on ComputationalMechanics,第五届计算力学世界大会)于2002年7月7-12日在奥地利首都维也纳召开.由维也纳技术大学主办,并由该校校长H.A.Mang教授出任会议的组织委员会主席.这是国际计算力学界4年一度的盛会,也是该学术界最重要的会议.     

压力梯度对湍流逆梯度输运的影响

研究Birkhoff系统的一般Lie对称性导致的非Noether守恒量. 得到非Noether守恒 量的存在定理，举例说明结果的应用.     

理想导体中具有两个松弛时间的电磁热弹性波

研究处于均布磁场中的理想导体的二维电磁热弹性耦合问题，引入势函数使控制方程转化为3个偏微分方程．运用Laplace变换和Fourier变换得到该问题在变换域内的精确表达式，再通过级数展开和Laplace逆变换法求得在时间较短时的逆变换，得到时间-空间域内问题的解．运用此方法研究了表面受到热冲击的半无限空间问题．给出了电磁热弹性波、膨胀波和横向波传播的速度，并通过数值计算，给出了各个场量的分布图．所得结论与已有的结论一致．     

梯度半空间梯度覆层中的Love波

对功能梯度弹性半空间上覆盖一层功能梯度材料中的Love波的频散问题进行了研究，给出 了Love波频散方程的一般形式. 对功能梯度弹性半空间和功能梯度覆层的反平面剪切波的运 动控制方程进行了求解，给出了半空间和覆盖层的位移、应力解析解，给出了Love波在该解析 解下的频散方程. 以覆盖层的剪切弹性模量和质量密度均呈指数函数变化，半空间的剪切弹 性模量和质量密度均呈抛物线变化为例，利用迭代方法对频散方程进行了求解，给出了频散 曲线. 结果显示：在最低阶振型频散曲线中出现截止频率.     

GENERALIZED FINITE SPECTRAL METHOD FOR 1D BURGERS AND KDV EQUATIONS

A generalized finite spectral method is proposed. The method is of high-order accuracy. To attain high accuracy in time discretization, the fourth-order Adams-Bashforth-Moulton predictor and corrector scheme was used. To avoid numerical oscillations caused by the dispersion term in the KdV equation, two numerical techniques were introduced to improve the numerical stability. The Legendre, Chebyshev and Her-mite polynomials were used as the basis functions. The proposed numerical scheme is validated by applications to the Burgers equation (nonlinear convection- diffusion problem) and KdV equation (single solitary and 2-solitary wave problems), where analytical solutions are available for comparison. Numerical results agree very well with the corresponding analytical solutions in all cases.     

The indenter tip radius effect in micro- and nanoindentation hardness experiments.

Nix and Gao established an important relation between the microindentation hardness and indentation depth. Such a relation has been verified by many microindentation experiments (indentation depths in the micrometer range), but it does not always hold in nanoindentation experiments (indentation depths approaching the nanometer range). Indenter tip radius effect has been proposed by Qu et al. and others as possibly the main factor that causes the deviation from Nix and Gao's relationship. We have developed an indentation model for micro- and nanoindentation, which accounts for two indenter shapes, a sharp, conical indenter and a conical indenter with a spherical tip. The analysis is based on the conventional theory of mechanism-based strain gradient plasticity established from the Taylor dislocation model to account for the effect of geometrically necessary dislocations. The comparison between numerical result and Feng and Nix's experimental data shows that the indenter tip radius effect indeed causes the deviation from Nix-Gao relation, but it seems not be the main factor. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10121202) and the Ministry of Education of China (20020003023)     

球形封闭容器内一个简单的煤粉燃烧爆炸模型

在分析了大量球形封闭容器内煤粉燃烧爆炸实验数据基础上，考虑了煤粉燃烧爆炸机理所涉及的湍流燃烧、相变、各种化学反应动力学过程等复杂因素，并且对球形封闭容器内由于煤粉混合不均匀造成的燃烧不充分给予了考虑，得到了球形封闭容器内煤粉燃烧爆炸特征的数值计算结果，计算的压力－时间曲线与实验结果符合较好。     

软粘土卸载特性计算模型研究

本文从三个方面对软粘土的卸载特性进行了理论研究。采用太沙基一维固结理论，编制了内嵌固结计算的修正剑桥模型程序．对软粘土卸载强度进行了分析。推导了基于修正剑桥模型的孔压表达式并编制了相应的程序对软粘土的卸载孔压特性进行了研究，结果显示，在伸长条件下．孔压先由零逐渐发展到负的最大值．然后又逐渐减小至零。突破零位后，发展成为正孔压并最后达到正的最大值。围压越大，产生的负孔压的极值越大，最终的正孔压越小。将传统边界面模型的线弹性卸载过程改进为弹塑性．建立了软粘土的边界面广义弹塑性模型，从而使边界面模型可用于分析软粘土卸载过程中的塑性变形问题。理论分析结果与试验进行了比较验证，证明理论研究方法是可行的。     

结构的多机并行分析I——结构的并行有限元方法

本文详细分析和讨论了结构分析的并行有限元方法—并行预处理共轭梯度法(以下简称PPCG法)。着重讨论了基于自带存储器的多处理机系统的并行预处理算法问题,并由此提出了两种PPCG法:PPCG1和PPCG2法。这两种方法适用于以单道剖分(one-way dissection)的子结构法为基础的并行分析。由于这种剖分法产生的结构刚度矩阵具有箭头形状,可独立地消除各子结构的内部自由度,并且不会在刚度矩阵中产生新的非零元素,因此很适合具有较多处理机的并行机系统对复杂结构进行的并行分析。     

基于CUDA的有限元矩阵并行装配算法研究

构建航天飞行器的结构有限元模型是准确模拟飞行仿真、完成飞行器在轨飞行阶段结构故障监测和诊断的基础。采用细长体飞行器简化梁模型，提出新的基于CUDA（Compute Unified Device Architecture）的有限元单元刚度矩阵生成和总刚度矩阵组装算法。依据梁单元矩阵的对称性，结合GPU硬件架构提出并行生成算法并进行改进。为有效减少装配时间，在装配过程中采用着色算法，提出了基于GPU（Graphics Processing Unit）共享内存的非零项组装策略，通过在不同计算平台下算例对比，验证了新算法的快速性。数值算例表明，本文算法的求解效率较高，针对一定计算规模内的模型可满足快速计算与诊断的实时性要求。