ALE方法在爆炸数值模拟中的应用

本文以ALE（Arbitrary Lagrange—Euler）理论为基础，结合非线性动力学的相关理论，推导了ALE方法描述的控制方程组。最后采用ALE描述方法针对集团装药在半无限土质中爆炸进行了数值模拟，并将模拟计算结果与现有实验研究成果进行了对比。在模拟给出的最大压力时程曲线和爆腔发展时程曲线的基础上，对空腔的形成和发展规律以及次生波的形成等问题进行了研究。通过对比，证明ALE算法综合了Lagrange和Euler法的优点，能够有效地用于对爆炸过程进行数值模拟。  

统一的管阵流固耦合均匀化模型

采用渐近均匀化方法，得到了管阵流固耦合的两套完全等价的控制方程，发现它们正好分别是Ｓｃｈｕｍａｎｎ和Ｂａｎｎｅｒ在１９８１年和Ｂｒｏｃｈａｒｄ和Ｈａｍｍａｍｉ在１９９１年提出的两套方程，给出了相应的两套参数之间的相互联系。这说明，由于本文的推导，现有的理论得到了统一。  

纤维排列方式对复合材料总体粘弹性常数的影响

对于金属基或高分子聚合物基复合材料，在特定情况下会表现出明显的粘弹性特性。本文采用Riemann—Liouville形式的分数阶导数模型描述基体的粘性特性，通过渐进均匀化方法给出了预测纤维加强复合材料整体本构关系的解析表达式，给出应用于基体具有Makris粘弹性关系的具体形式。最后，考察了圆截面纤维正方形排列和对角排列时的总体粘弹性弹性常数随纤维比的变化曲线。结果表明，这类复合材料仍具有粘弹性特性，其整体粘弹性本构关系的弹性部分综合了纤维弹性和基体弹性的贡献，粘性部分来自基体粘性的贡献，复合材料具有和基体相同的粘性系数和分数阶。为分析微结构特征对整体特性的贡献，须求解两类局部问题。在相同纤维体积比情况下，正方形排列的总体弹性系数大于正方形对角排列，而粘性常数相反。  

纤维排列方式对单向纤维加强复合材料弹性常数的影响

本文应用GMC方法计算了纤维在规则排列和随机排列时单向纤维加强复合材料的总体弹性系数，结果表明，在一定纤维体积比范围内，虽然纵向弹性模量不受纤维排列方式的影响，但是复合材料的横向弹性模量和横向剪切模量受纤维排列方式的影响较大，所以，在考察复合材料的横向弹性常数时，应该考虑纤维排列方式的影响，在相同纤维比的情况下，正方形排列和正方形对角排列所得的弹性常数是上下界，而六角形排列和随机排列的结果位于以上两者之间，当纤维比较小时（小于20％），纤维的排列方式对各弹性常数均无明显影响，本文的结果在工程应用中有指导意义。  

土中爆炸冲击混凝土道面的数值模拟

炸药在多相介质中的爆炸是气态爆轰产物和固态介质之间的耦合作用问题，对其进行数值模拟一般不考虑炸药而直接将爆轰压力加在介质上，而耦合方法对炸药和其周围的介质进行离散，炸药和介质采用统一的控制方程，通过界面条件实现相互作用。任意拉格朗日欧拉（Arbitary Lagrangian and Eularian）法，是最近兴起的适用于计算固体大变形问题的数值计算方法。将其引入爆炸力学计算，可以避免由于物质的大变形引起的单元畸变和计算困难。同时混凝土的损伤模型，更加符合混凝土在高应变率加载条件下的力学特性和破坏机理。将这三种方法引入数值模拟，计算结果与相关试验结果有较好的吻合。  

轴对称正交异性圆环壳的齐次完全渐近解

承受轴对称载荷的正交异性圆环壳的静力分析,归结为求解一非齐次二阶复变量方程.当所含参数μ较大时,常采用渐近解法.因方程含一阶转点,所以求全域一致有效且达到薄壳理论精度的完全渐近解较为困难.过去,齐次解只求到一级近似.本文采用广义Airy函数方法,求出了高级近似.这样,轴对称正交异性圆环壳的齐次解第一次有了达到薄壳理论精度的完全的渐近展开.  

截顶旋转薄壳轴对称高频自由振动的奇异摄动解

1.引言及基本方程组采用Sanders薄壳理论。旋转薄壳轴对称自由振动的基本方程是(L+∈~4N)U=-(1-v~2)ΩU (1)式中,无矩和弯矩算子分别是  

薄壳的低频振动

用奇异摄动理论给出了一般形状旋转薄壳的低频自由振动解。此时,本征模态在壳内是无矩的,在边界附近存在边界层。文中列出了全部可能的齐次边界条件下的求解步骤和结果。最后,给出了圆柱壳的数值算例。  

基于Cosserat理论的广义协调元法

首次将广义协调元理论与Cosserat理论相结合,构造了一个基于Cosserat理论的平面四节点广义协调等参元。依据常应力与线性应力下的广义协调条件,推导了广义协调位移,进而得到有限元列式。利用广义协调元,一方面克服了协调元过于刚硬的缺点,另一方面消除了非协调元不一定收敛的弱点。分析了带有圆孔的应力集中问题,可以看出,该单元的数值精度准确和计算效率高。  

转子—轴承—基础系统的动力分析计算程序;DAROF程序简介

采用模态综合法可以将转子——轴承——基础系统简化成一个只有很少自由度但又有较高近似程度的数学模型,从而对整系统进行各种动力分析。本文介绍了根据[1]的计算方法而编制的计算机程序——DAROF (Dynamic Analysis of Rotor—Oilfilm—Foundation)。作为实例,计算了国产30万千瓦核汽轮发电机组(1:10)几何相似模型的临界转速,并与实测值进行了比较。结果表明,不仅计算值与实测值接近,而且实验中所观察到的主要现象也能由计算结果给以解释。