可靠性数值模拟的不确定度量化

根据可靠性认证对不确定度量化的技术要求,结合复杂工程系统的层级结构和数值模拟从校准、验证与确认到最终具有预测能力的历程,对可靠性数值模拟不确定度量化的要求和方法进行探索,并结合爆轰算例对这些方法进行演示和验证.     

拉伸条件下双壁碳纳米管弹性性能的原子模拟

利用分子动力学方法，对双壁碳纳米管在拉伸条件下的弹性性能进行模拟，研究了直径在1 nm以上的4根双壁碳纳米管，模拟了它们的应力-应变关系以及泊松比.计算结果表明，在弹性范围内，双壁碳纳米管的应力与应变呈非线性关系，切线弹性模量大致从720 GPa减小至570 GPa，出现软化现象；随着拉伸应变的增大，泊松比从0.3变化到0.17，但结构尺寸对泊松比的影响不大. 关键词： 双壁碳纳米管 分子动力学 弹性模量 泊松比     

爆轰加载下弹塑性固体Richtmyer-Meshkov流动的扰动增长规律

研究了冲击波加载弹塑性材料扰动自由面的动力学演化过程,分析了高能炸药爆轰驱动时初始扰动与材料性质对扰动增长的影响.研究结果表明:初始扰动的振幅与波长之比越高,扰动越易增长,强度越高的材料扰动增长幅度越小;扰动增长被抑制时,尖钉的最大振幅与增长速度无量纲数之间存在线性近似关系,进一步理论分析表明尖钉的振幅增长因子与加载压力、初始扰动形态和材料强度有关,该理论关系作为扰动增长规律的线性近似在一定范围内适用于多种金属材料.     

校准条件下的数值模拟不确定度量化方法

当存在众多不确定输入因素时,不确定度的传递分析往往导致对数值模拟不确定度的过高估计.利用校准行为能够消减系统级数值模拟中认知不确定度的客观机制,提出一个综合利用已有系统级试验对比信息和新增建模与模拟传递信息的不确定度量化方法,结合一个虚拟试验的例子对该方法进行展示和验证.     

基于数值模拟的QMU决策体系

裕度及不确定度量化方法（Quantification of Margin and Uncertainty,QMU）能够基于裕度及其不确定度信息对系统是否达到其指标要求进行科学的判断与决策.借助新的数值模拟不确定度量化方法,建立基于数值模拟预测及其不确定度的QMU决策技术体系.结合库存产品可靠性评估的实例,展示该体系的主要思想及其实现过程.     

爆轰模拟不确定度的量化方法

通过对数值模拟不确定度产生机制的理论分析以及对不确定度从考核区到应用区发展趋势的反演,展示数值模拟不确定度量化评估的关键技术.基于工程设计的现实需求和数值模拟中验证与确认的思想,提出数值模拟用于对爆轰系统进行科学预测时不确定度的评估框架,并结合实例对方法进行演示和验证.     

爆轰驱动Cu界面的Richtmyer-Meshkov扰动增长稳定性

研究了爆轰驱动Cu界面的扰动增长过程,分析了不同初始条件下的扰动增长规律和主要失稳机制.研究结果表明:温度相关的熔化失稳和塑性变形相关的拉伸断裂失稳是界面扰动增长过程的主要失稳机制;高能炸药爆轰驱动Cu材料界面时,冲击波加载引起的温升和扰动增长阶段塑性功转换引起的温升不足以熔化Cu材料,拉伸断裂是导致扰动增长不稳定的主要机制;扰动增长非线性阶段尖钉的最大累积有效塑性应变与尖钉振幅之间存在定标关系,结合熔化条件和断裂应变判据建立的尖钉振幅失稳条件可用于分析界面扰动增长的稳定性.     

重构核粒子法对光滑粒子法的改进效果

光滑粒子法通过核函数进行近似估计,在计算域边界附近,核估计的精度明显下降.重构核粒子法通过校正函数对核函数进行重新构造,提高核估计方法在边界点和内点上对函数的估计精度以及计算的稳定性.研究发现,虽然校正函数的构造立足于对函数的精确估计,但这个优势同样能在对导数的估计中继续保持.通过理论研究及数学、物理模型的模拟,展示重构核粒子法的改进效果,揭示其能够提高精度的原因.     

间隙对爆轰加载下金属飞片运动特征影响的模拟分析

在炸药爆轰驱动含间隙双层钢飞片情况下，两层钢飞片间的间隙会影响外层飞片的首次、二次入射波波形及强度，进而影响外层飞片自由面速度等。为了更好地认识爆轰加载条件下金属飞片的运动特征，需要深入研究间隙对该动力学过程的影响规律。首先，开展了爆轰驱动含初始间隙双层钢飞片的简化建模及数值模拟，通过模拟与实验结果的对比，验证了简化建模的合理性；然后，对该模型的加载动力学过程进行了深入分析，给出了首次、二次加载的来源；最后，开展了不同间隙厚度对该动力学过程影响的模拟分析研究。自由面速度结果表明，随着间隙厚度由0.1 mm增加至1 mm以上，外层飞片自由面的首次起跳速度峰值先逐渐降低后基本保持恒定、二次起跳速度峰值由逐渐增加至基本不变。动力学分析结果表明，可将不同间隙大小的影响分为两个阶段，其分界判据是在爆轰加载后内层金属飞片是否能够在间隙部位发展为脱体层裂片：在间隙较小的情况下，内层飞片在间隙一侧无法发展为层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加，外层飞片的首次加载峰值压力降低、二次加载峰值压力增加；在间隙较大的情况下，内层飞片在间隙一侧可以形成厚度不变、速度稳定的层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加...