新的复合材料格栅加筋板的平铺等效刚度法

针对薄壁复合材料格栅加筋结构的受力特点,在改进原有力学假设的基础之上,推导了一种新的平铺等效刚度计算方法,它充分考虑了筋条和面板之间的相互作用.通过格栅单元结构布局形式的参数化表示,建立了通用的力学分析模型;该模型可用于分析各种结构布局形式和面板铺层方式下的结构总体屈曲问题,故对于航空航天结构设计非常有用.结合Rayleigh-Ritz方法,推导出了求解格栅加筋板屈曲载荷的通用线性特征方程;最后,分析了多种类型格栅结构的算例,并与现有的各种方法进行了比较,结果更为精确,因而对格栅加筋结构的优化设计具有很好的应用价值.     

二维局域共振周期格栅结构的低频振动带隙特性研究

为了解决周期格栅结构在低频领域的振动问题，基于局域共振机理，本文设计了一种新型复合二维周期格栅结构，结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究，并在此基础上对结构进行优化设计。分析发现，仅对包覆层结构进行优化，便可大幅降低带隙的起始频率。带隙的位置由对应局域共振模态的固有频率决定，通过改变结构的材料和尺寸参数可以将带隙调节到满足实际工程应用的范围。数值仿真结果与试验测试结果一致，该结构可在40～90 Hz的低频范围打开宽度50 Hz的完全带隙，最大振动衰减达到36 dB。这种结构设计为周期格栅结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法，具有潜在的应用前景。     

基于偶应力理论的格栅材料等效介质模型

考察了结构最小尺寸与材料特征长度量级相当的格栅材料等效性能，建议了 基于偶应力理论的格栅材料等效介质模型以及确定等效模量的代表体元模型，给出了相应的 位移边界条件. 在此基础上导出了正交各向异性偶应力介质的特征长度表达式和偶应力介质 梁的抗弯刚度表达式，定义了偶应力影响因子\delta 以表征梁的偶应力效应. 具体计算了几种典型的格栅材料的等效偶应力模量以及格栅梁在一 定工况下的挠曲线，并与相应的有限元离散解进行对比，结果表明，等效结果具有较 高精度，且当宏观结构的尺寸和微结构尺寸相差不大时，宏观结构表现出强烈的偶应力效应. 偶应力介质的特征长度表征了偶应力效应的强弱，进而分析了格栅材料的相对密度，单 胞尺寸以及几何构型对等效介质特征长度的影响.     

CASCADIC MULTIGRID METHOD FOR THE MORTAR ELEMENT METHOD FOR P1 NONCONFORMING ELEMENT

In this paper,we consider the cascadic multigrid method for the mortar P_1 noncon-forming element which is used to solve the Poisson equation and prove that the cascadicconjugate gradient method is accurate with optimal complexity.     

Improvement on peak-to-trough ratio of sampled fiber Bragg gratings with multiple phase shifts

Via a cascaded structure, the peak-to-trough ratio is considerably improved for sampled fiber Bragg gratings （SFBGs） based on multiple-phase-shift （MPS） technique. This cascaded filter is composed of two identical SFBGs which are inserted with the increasing or decreasing arrangement of phase shifts. With this inverse arrangement of MPS in grating design, the phase fluctuation of individual SFBG can be compensated, and as a result an excellent phase matching condition is realized. In this way, the peak-to- trough ratio in reflection spectra is improved from 6 to 12 dB when multiplication factor m = 4, and from 5dBto 10dBwhenm=8.     

格栅-空腔自激振荡流场扰动形成机理研究

格栅-空腔流动会引发流场自激振荡现象,产生结构振动及噪声问题.研究此类现象的形成机理对相关设备的减振降噪设计具有重要意义.目前已知这种现象是在流场正逆向两种扰动的耦合作用下形成的,但上述两种扰动的形成机理尚未明确.针对该问题,建立了格栅-空腔流动数值模型,并进行非稳态数值模拟.通过分析压力振荡数据及流场结构演化过程,对两种扰动的形成过程进行了研究.研究结果表明,正逆向两种扰动的形成均与格栅间隔中形成的小尺度涡团有关.上游小尺度涡团从格栅间隔中依次脱离并聚集演化为大尺度涡团,形成该流动系统的正向扰动.下游小尺度涡团脱离格栅间隔激发的逆向扰流构成该流动系统的逆向扰动,并对正向扰动产生持续的正反馈作用.     

稳定分层二层流室内实验早期格栅湍流结构

采用室内实验混合箱和粒子图像测速技术,本文研究了稳定分层无平均剪切二层流(上层淡水、下层盐水)振动湍流结构。对实验录像进行粒子图像测速技术处理,获得垂向二维流场(垂直于格栅平面)瞬时速度和涡量,并用于计算:①时均速度和时均涡量;②均方根速度;③均匀程度和各向同性程度;④平均流强度;⑤时均泰勒的欧拉积分长度尺度;⑥时均湍动能和时均湍动能垂向通量;⑦水平和垂向速度的欧拉频谱。结果显示:(1)格栅方棒处时间平均速度方向垂直向上,而其两侧的时间平均涡量正负交替,表明格栅附近射流结构占据主要位置且存在反向涡旋对。(2)均方根速度随着距离格栅(水平面)高程的增大而减小,并且满足高程的-1.425(接近-3/2)幂次律,表明格栅湍流均方根速度的垂向变化较为剧烈。(3)靠近混合箱边壁处的均匀程度和各向同性程度都大于1,表明靠近混合箱边壁处存在各向异性湍流。(4)格栅反湍流强度的量级非0,但是,相对较小,表明平均流强度较低,故而,本实验结果仍可与无平均流的情况作对比。(5)时均泰勒的欧拉积分长度尺度随着距离格栅(水平面)高程的增大而线性增大,表明随着湍流向上发展,涡的平均尺度增大。(6)时均湍动能和时均湍动能垂向通量随着距离格栅(水平面)高程的增大而减小,而时均湍动能垂向通量为正值,表明远离格栅时均湍动能衰减,但是,始终向上传递。(7)水平和垂向速度的欧拉频谱随着距离格栅(水平面)高程的增大而减小,幂次律介于ω^-1和ω^-5/3(ω为频率)之间,表明水平和垂向的湍流脉动能量远离格栅均衰减,并受湍流的有限雷诺数效应的影响。     

格栅式回热器换热性能解析解的误差分析

为探究格栅式回热器的换热性能,首先建立了近似的圆管解析模型,并采用数值法验证了圆管解析模型的正确性,数值解和解析解最大均方误差不超过0.025,基于此误差很小。然后分析了格栅式回热器六方管和圆管的温度分布和换热量,并对两种不同结构的温度分布和换热量进行误差分析。结果表明：六方管和圆管温度的最大均方误差为1.8,随着频率的越大,两种等效结构之间的温度误差和换热量误差就越大,圆管解析解和六方管数值解换热量的最大误差不超过0.026,在误差允许范围内用近似的圆管解析模型代替六方管是可行的。     

铝合金格栅夹层结构水下抗冲击特性的实验研究

基于非药式水下爆炸冲击波加载技术，对格栅型夹层结构的动态响应及抗冲击防护性能，进行了实验研究。利用高速相机，对夹层板的动态变形情况进行了实时观测，获得了格栅夹层板气背面在水下冲击波作用下的动态响应历程，并结合相同面密度单层板在水下冲击波作用下的抗冲击变形结果，对比分析了铝合金格栅夹层板的抗冲击防护性能，获得了格栅型夹层板的气背面板最大变形量与水下冲击波量纲一冲量间的定量关系。     

土工格栅加强下有砟铁路道床动力特性的离散元-有限元耦合分析

论文提出了一种可用于分析土工格栅与道砟颗粒间相互作用的离散元-有限元耦合方法.道砟颗粒采用镶嵌单元模拟,土工格栅采用梁单元计算,并在接触面上实现了离散元和有限元域间力学参数的传递.通过循环载荷作用下的计算,对比分析了土工格栅对道砟颗粒的加固性能.通过加筋后道砟颗粒的直剪试验进一步揭示了土工格栅加固作用的内在机理.结果表明:土工格栅可有效地降低有砟道床横向位移以及顶部沉降量,加筋后道砟材料的内聚力和摩擦角都有所提高.由此可见,土工格栅能够增加道砟颗粒间的自锁作用,提高道砟材料的强度,并有效地阻止剪切带从上部道砟箱向下部道砟箱贯穿.