基于SIMPLER算法的多重网格方法研究

以二维方腔顶盖驱动流为模型,将多重网格方法和SIMPLER算法进行耦合,对不同雷诺数下多重网格加速SIMPLER算法和SIMPLER算法的计算效率进行了对比,数值计算表明:多重网格加速SIMPLER算法不仅能够解决SIMPLER算法不能准确模拟较高雷诺数流场的问题,而且其计算效率远远高于SIMPLER算法.本文也对松弛因子的选取、多重网格实现形式以及网格层数对多重网格加速SIMPLER算法的影响进行了研究,从而为多重网格加速SIMPLER算法的实施提供了计算技术.     

40Cr材料动态起裂韧性KId（）的实验测试

描述了利用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆技术加载三点弯曲试样测试４０Ｃｒ，材料动态起裂韧性ＫＩｄ（）的试验方法。试样上的动态载荷历程由Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ杆直接测得，并分别代入动态有限元程序及近似公式求得动态应力强度因子历史；由贴在试样裂尖附近的应变片确定起裂时间，最终确定起裂时的动态应力强度因子值，即动态起裂韧性ＫＩｄ（）。试验结果表明:利用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆技术加载三点弯曲试样测试材料动态起裂韧性的方法是可行的，起裂时，动态有限元的位移法、应力法及近似公式法求得的动态应力强度因子值比较吻合；在本文的载荷速率下，４０Ｃｒ材料动态起裂韧性ＫＩｄ（）与准静态裂韧性ＫＩｄ（）相比，降低了约２８％。     

两种简便的应力强度因子表达式

本文给出两种常用的应力强度因子表达式，其精度在常用的范围内（ａ／ｂ０．８）分别好于５％和３％，所采用的推导方法，只涉及基本的材料力学知识和应力强度因子的概念。     

牛股骨断裂力学的试验研究

本文用新鲜牛股骨做骨断裂力学试验,采用紧凑拉伸试样测定骨纵向裂纹的 K_C 值,且使用拱形三点弯曲试样和 C 形拉伸试样来测定骨横向裂纹的 K_C 值。试验结果表明:两种同为 CR 取向的横向裂纹试样的 K_C 平均值很接近,且骨纵向和横向有完全不同的断裂特征.     

复杂载荷三维裂纹分析双重边界元法

提出可用于高温、高转速状态下的热动力机械三维含裂构件热弹性分析方法——双重边界元法.首先建立了考虑温度及离心载荷的双重边界积分方程组,并对边界积分方程组的选取及适用范围进行了讨论。然后提出角非快调元模型离散技术。接着提出超奇异积分方程分析去除奇异性方法及数值积分技术.数值算例表明计算结果与有关权函数解十分吻合,说明了用双重边界元法计算复杂载荷条件下三维应力强度因子的有效性.还讨论了有关热应力强度因子权函数解的适用范围.     

近置多裂纹相互作用的渐近分析方法

考虑到近置裂纹的强相互作用，提出了一种多裂纹相互作用的渐近分析方法. 经典Kachanov 方法将裂纹表面伪面力分解为两部分：均匀分布部分和非均匀部分，并假设裂纹的相互作用 仅由均匀部分引起，而忽略非均匀部分的影响. 该假设大大简化了分析过程，而且当裂纹间 距不是很小时，有很好的精度. 但当裂纹非常靠近或者沿主荷载方向重叠时，由于裂纹尖端 进入了其它裂纹的应力强化区或者应力屏蔽区，强相互作用使得该假设不再合理，从而带来 较大的误差. 为了提高分析近置多裂纹问题的精度，将裂纹表面伪面力分解为抛物线型分布 部分及高阶部分，考虑抛物线型分布张力对其他裂纹的影响，同样忽略高阶部分的影响. 通 过对三共线裂纹及两平行偏置裂纹两个实例的分析，验证了对于近置裂纹，新渐近方法具有 良好的精度.     

确定SOR最佳松弛因子的一个实用算法

SOR迭代方法中的最佳松弛因子的确定 ,是数值代数中的一个理论难题。本文采用优化技术中简便的直接搜索法 ,构造出近似确定最佳松弛因子的数值算法 ,并由此得出一个具有近似确定ωop t功能的自适应 SOR算法 ,数值算例表明 :该算法是实用和快捷的。     

脉劝流条件下血管壁的应力分布

为了分析血液-血管耦合运动所产生血液脉动压力载荷对血管壁应力分布的影响,利用线性化的血液-血管耦合运动方程的Womersley解,导得血液脉动压力载荷下的血管壁Green应变,同时利用Fung的血管壁应变能密度函数,导得相应血管壁应力分布的一般表达式.数值结果表明,在脉动流条件下,当考虑血液-血管耦合运动时,血管壁中周向应力最大,轴向应力居中,径向应力最小;血管壁的残余应力将明显减小血管内壁的应力集中;脉动压力载荷将导致血管壁周向应力在一个心动周期中随时间的脉动,而且随着Womersley数α和血管轴向约束参数K～＊的增大,血管壁周向应力的脉动将明显加剧,提示在分析动脉重建时必须计及血液-血管耦合运动对血管壁应力分布的影响.     

准饱和土体中圆形衬砌对弹性波的散射

采用Vardoulakis和Beskos提出的准饱和土体的波动控制方程,根据Helmholtz矢量分解定理,得到了准饱和土中P1波(快压缩波)、P2波(慢压缩波)和S波(剪切波)的波数的势函数表达式.将准饱和土体和圆形衬砌视为各向同性的均质体,运用波函数展开法将入射波、散射波和折射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的级数形式,根据准饱和土体与衬砌边界处应力和位移连续及衬砌内完全自由的边界条件,得到了平面P1波入射下,准饱和土体内深埋圆形衬砌的散射系数和折射系数的理论解,通过数值计算分析了饱和度对准饱和土体和衬砌的DSCF(动应力集中因子)及准饱和土体的PPCF(孔压集中因子)的影响规律,结果表明:准饱和土体的DSCF随着饱和度的增大而减小,衬砌的DSCF基本不受饱和度的影响,而准饱和土体的PPCF则随着饱和度的增大而增大.     

冲击载荷作用下裂纹动态响应的数值模拟

对垂直、剪切以及斜向等各种冲击载荷作用下裂纹的动态响应进行了数值模拟,得到了一系列随时间变化的动态应力场以及应变场图;根据其定义,计算出了相应的动态应力强度因子,进而分析了斜向载荷作用下裂纹起裂情况,并对最优断裂问题进行了阐述。