Controlling flexural waves in thin plates by using transformation acoustic metamaterials

In this study, we design periodic grille structures on a single homogenous thin plate to achieve anisotropic acoustic metamaterials that can control flexural waves. The metamaterials can achieve the bending control of flexural waves in a thin plate at will by designing only one dimension in the thickness direction, which makes it easier to use this metamaterial to design transformation acoustic devices. The numerical simulation results show that the metamaterials can accurately control the bending waves over a wide frequency range. The experimental results verify the validity of the theoretical analysis. This research provides a more practical theoretical method of controlling flexural waves in thin-plate structures.     

准静态条件下金属材料的临界断裂准则研究

本文针对9种金属材料完成了具有不同约束程度的10类试样的延性断裂试验, 获得了发生拉、压、扭和裂尖断裂等破坏形式构型试样的载荷-位移试验关系; 基于圆棒漏斗试样拉伸试验所得直至破坏的载荷-位移曲线, 采用有限元辅助试验(finite-element-analysis aided testing, FAT)方法得到了9种材料直至破坏的全程等效应力-应变曲线, 以此作为材料本构关系通过有限元分析获得了各类试样直至临界破坏的载荷-位移关系模拟. 载荷-位移关系模拟结果与试验结果有较好的一致性, 表明用于解决试样颈缩问题的FAT方法所获得的全程材料本构关系针对各向同性材料具有真实性和普适性. 对应9种材料、10类试样的36 个载荷-位移临界断裂点, 通过有限元分析获得了对应的材料临界断裂应力、应变与临界应力三轴度, 研究表明, 第一主应力在延性变形过程中为主控断裂的主导参量; 通过研究光滑、缺口、裂纹等构型试样的断裂状态, 提出了$-1$至3范围的应力三轴度下由第一主应力主控的统一塑性临界断裂准则.      

基于WENO重构的熵稳定格式求解浅水方程

针对浅水方程,提出一种数值求解格式:空间方向采用满足熵稳定条件的数值通量,并在单元交界面处进行高阶WENO重构,时间上的推进采用强稳定的Runge-Kutta方法.模拟一维和二维经典问题,结果表明,该格式具有分辨率高、基本无振荡性等特点.     

平面幂律塑性Ⅰ型裂纹尖端应力场全解

在航空航天、船舶、石油管道和核电等领域,服役结构或部件在长期极端条件下运行,不可避免地会产生裂纹,因此,为研究含裂纹结构的准静态断裂行为,必须了解裂纹尖端附近区域的应力应变场特点.对于幂律材料裂纹构元,研究平面应变和平面应力条件下Ⅰ型裂纹尖端应力场的解析分布.基于能量密度等效和量纲分析,推导了能量密度中值点代表性体积单元(representative volume element, RVE)的等效应力解析方程,并定义其为应力因子,进而针对有限平面应变和平面应力紧凑拉伸(compact tension, CT)试样和单边裂纹弯曲(single edge bend, SEB)试样,以应力因子作为应力特征量,并构造用于表征裂尖等效应力等值线的蝶翅轮廓式和扇贝轮廓式三角特殊函数,提出描述幂律塑性条件下平面I型裂纹尖端应力场的半解析模型.该半解析模型形式简单,对CT和SEB试样的裂尖应力场的预测结果与有限元分析的结果比较表明,两者之间均密切吻合,模型公式可直接用于预测Ⅰ型裂纹尖端应力分布,方便于断裂安全评价和理论发展.     

典型随机动力系统的联合与边缘、条件概率密度的形态分析

本文刻画几类典型随机动力系统的二维稳态联合概率密度的形态,并通过引入"横"与"侧"认识角度观察联合概率密度这座"山峰",直观展现其与边缘、条件概率密度三者之间的联系并形成对随机变量独立性的立体认知.从而帮助学生增强对联合概率密度概念的直观认识,加深对三者概率密度相互联系的理解,也有助于相关教师对概率论教学与科研活动互动的促进.     

无量纲载荷分离法在延性断裂韧性测定中的应用

鉴于现行载荷分离理论中存在的量纲不对等问题,依据相似原理提出了无量纲载荷分离法。弹塑性有限元分析结果较好地验证了对应于CT和SEB试样的无量纲载荷分离的普适性。基于无量纲载荷分离新方法,提出了改进的分离参数Spb法。新方法消除了参考钝裂纹试样及标定点选择的影响,通过同卸载柔度法的对比研究,新方法的可行性得到了验证。采用新方法完成了某输气管道焊接球阀的CTOD评定。     

基于四阶半离散中心迎风格式的虚拟流方法的应用

给出了求解多维无粘可压Euler方程组的四阶半离散中心迎风格式,该格式根据非线性波在网格单元边界上传播的局部速度来更准确地估计局部Riemann的宽度,避免了计算网格的交错,降低了格式的数值粘性。同时,考虑到Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置,而虚拟流的构造能隐式地捕捉到界面的边界条件,因此再将新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法相结合,成功地处理了非反应激波和多介质流中爆轰间断的追踪问题。     

GTN模型参数标定方法与应用

采用有限元辅助试验的FAT(finite-element-analysis aided testing)迭代方法获取的材料直至破坏的全程本构关系曲线并借助ABAQUS和GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)模型,提出了基于有限元逆向法标定GTN模型参数的方法,对316L不锈钢、304不锈钢和汽轮机转子材料26Ni Cr Mo V11-5漏斗试样拉伸过程的仿真结果良好。在此基础上获得的三种材料的GTN模型参数应用于模拟CT(compact tension)试样的准静态裂纹扩展下的载荷位移曲线并基于载荷分离方法,获得了三种材料CT试样的J阻力曲线。     

交流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响

采用针-板电极交流电晕放电试验装置研究了电晕放电对高温硫化硅橡胶憎水性、不同温度下憎水恢复性、力学性能和电气性能的影响,结果表明电晕放电作用不同时间后高温硫化硅橡胶材料憎水性丧失是一个渐进的过程,严重时硅橡胶材料憎水性会暂时性丧失,硅橡胶材料在不同温度下憎水性恢复速度不同,电晕放电作用后硅橡胶材料憎水接触角不能恢复至新试样初始水平.电晕放电不同时间后硅橡胶材料表面受电晕放电影响的范围逐渐扩大,表面产生了黑色粉末状电晕环,前期发展较快,然后逐渐由表层损坏转为纵深方向发展,材料表面和内层均可能遭到不同程度电蚀损,硅橡胶主链基团Si—O—Si、侧链基团Si—CH3和甲基中C—H键相对强度均随着电晕放电作用时间的增加呈下降趋势,材料拉伸强度和硬度有所下降,介电性能明显下降.     

色噪声驱动的双奇异随机系统的熵流与熵产生

讨论一类 (非平衡约束下) 高斯色噪声驱动的双奇异随机系统对应的Fokker-Planck方程，结合Shannon信息熵定义给出此类系统的熵流、熵产生随时间演化的精确表达式.分析(非平衡约束下)所引入的奇异性强度参数、噪声相关时间与耗散参数的相互作用以及对熵流、熵产生的显著影响. 关键词： 信息熵 熵流与熵产生 双奇异随机系统 高斯色噪声