复杂结构粘弹性问题的大规模并行计算研究

在一些重大装备中存在一类重要部组件,即由周围刚性构件和中间垫层构件组合而成的多层回转预紧垫层结构,因垫层材料往往选择橡胶、硅泡沫等高分子材料,计算其在役受力响应时,涉及预紧、粘弹性非线性、结构尺度差异大的几何细节描述等复杂问题,目前还缺乏对涉及该问题进行高保真和高效率数值计算的方法研究。依托自主开发的有限元并行计算框架PANDA,设计实现了一种粘弹性非线性有限元并行算法和程序,在曙光5000A并行系统上通过算例验证了程序计算结果的正确性,探讨了预条件子对程序并行效率的影响。显示程序具有较好的并行计算能力,为复杂工程结构中的大规模粘弹性非线性有限元并行分析提供了有效的工具。     

一种基于混合策略的自适应多输出高斯过程响应面法

针对工程结构数值模拟常常是矢量与函数(矢量函数)混合输出的特点,提出一种基于混合策略的含索引变量的矢量高斯过程响应面法,同时提出一种设计点自适应加密方法进一步提高效率。算例显示:本文方法能够优先拾取预测误差最大的点作为加密点;真实误差全部都落在最大可能误差范围之内,最大误差1.4%~1.6%远小于预设误差限5%,验证了本文方法的有效性。     

镁合金MB2在高应力三轴度下的拉伸破坏行为研究

通过光滑试件及不同曲率半径缺口圆柱试件的拉伸试验,实现对镁合金MB2的单向及多向应力状态加载。结合数值模拟分析,研究了不同试件在拉伸加载过程中应力状态的变化。以应力三轴度为参数,给出了镁合金MB2等效破坏应变的变化规律,在应力三轴度-等效破坏应变空间建立了镁合金MB2的失效破坏准则。利用扫描电镜对试件断口形貌进行观察,分析了导致材料宏观延性变化的微观损伤机理,对不同应力状态下镁合金MB2的失效破坏行为做出了合理解释。     

0.73～1.7μm超宽带微纳光纤波导全光调制器

提出了单层石墨烯包裹双锥形微纳光纤复合波导结构,构建了730~1 700nm超宽带微纳光纤波导全光调制器。通过火焰拉锥法将一根标准的通信单模光纤拉成具有双锥形的微纳光纤,在保证通光率的前提下可以极大的提升微纳光纤处的倏逝波与物质的相互作用。利用石墨烯的"超级特征",即单原子层厚度、线性色散的能带结构、超强的载流子带间跃迁及极短的弛豫时间和超宽带光与物质相互作用等,将单层石墨烯作为可饱和吸收体,包裹在双锥形微纳光纤波导的锥体上,以增强该复合波导表面倏逝波与石墨烯的相互作用。静态和动态全光调制实验中采用传统808nm低功率LD作为泵浦光,对谱宽为480~1 700nm的超连续谱探测光实现了光光调制,其泵浦光功率低于50mW,调制深度大于5.7dB,调制速率达到~4kHz。该微纳光纤波导全光调制器,在保证调制深度的情况下,用更低的泵浦功率实现了超宽带的全光调制,以简单、有效、廉价的方式兼容了当前高速光纤通信网络,打开了一扇未来对微纳超快光信号处理的大门。     

含垫层的预紧接触式结构非线性动态特性研究

预紧接触式结构是指结构中存在预紧构件，预紧构件与其他构件之间是相互接触的。在工程中经常遇到预紧接触式结构，如产品在包装时采用的泡沫垫层、武器设计中使用的垫层等，这些结构的共同点是在正常工作环境中垫层总处于受压状态，即垫层结构在有效的工作环境中沿厚度方向是不能承受拉力的。预紧接触式系统中，在预紧力一定的条件下，结构的动力学特性会随激励力幅值大小以及频率的变化而变化。在小幅值振动的条件下，可以认为系统是线性的，在幅值较大时，结构会表现出明显的非线陛特征。当激励满足一定条件时，系统会产生滑移、接触分离，而这往往是工程实际中所不允许的。分析此类问题需要了解结构的动态特性，而滑移、接触分离将导致系统的强非线性，就不能采用拟线性的方法来处理这类问题。     

粉末冶金材料各向异性连续型损伤模型研究

在采用微裂纹扩展区描述脆性材料损伤状态的基础上,通过引入颗粒度大小和微裂纹概率分布密度函数来研究粉末冶金材料特征体积单元的损伤演化.同时结合Hill自洽模型采用空间混合平均的方法,可考虑粉末冶金材料的微结构特征及微裂纹间相互作用的影响,可描述粉末冶金类材料的各向异性连续型损伤.     

二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制

针对二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制进行数值和实验室研究,其中数值模型使用边界元方法求解完全非线性势流函数,实验室研究测得不同时刻的波面位移并用于检验数值模型.研究表明,数值结果和实验结果比对良好,这种基于势流函数理论的数值模型能够有效模拟水中岩石坠落激发表面波的生成过程.进一步数值研究了生成波最大位移随岩石大小、密度、初始位置和下落角度的变化,结果发现：岩石大小和密度对生成波最大位移的影响非常重要,而岩石初始位置和下落角度对生成波最大位移的影响较为显著.当岩石大小变大,密度变大,岩石初始位置更靠近 关键词： 水中岩石坠落 波浪生成 边界元方法 波浪破碎     

偏振光天文导航定位能力分析

基于天空光偏振特征的天文导航方式是最近发展起来的一种自动天文导航方式,其定位能力直接决定了它的发展应用价值.针对舰船偏振光天文导航方式,从天空光偏振角的探测模型和单天体天文定位的船位误差模型出发,建立了偏振光天文导航的误差模型.利用该模型,仿真计算分析了偏振光天文导航的定位能力.分析表明:当太阳位于探测装置的正横方向且天顶角较大时,探测到的天空光偏振角对太阳方向的变化最敏感,最有利于偏振光天文导航;当偏振角的测角准确度达到角分水平时,偏振光天文导航方式的自动定位准确度可达海里级,可用于辅助惯性导航.     

基于ESPI技术的压力容器无损检测

在工业生产中对压力容器内部缺陷进行早期检测和诊断具有重要的应用价值。针对含有内部狭长形缺陷的球形薄壁压力容器，采用电子散斑干涉(ESPI）技术测试了容器表面的位移场，分析了其表面应变场。     

不同坡口形状铍环激光钎焊温度场和应力场分析

本文对不同坡口形状镀环焊接过程进行了数值模拟,分析了坡口形状和焊接速度对铍环钎焊温度场和应力场的影响,结果表明:开坡口后铍环焊接的熔深和熔宽增大,而热影响区的焊接残余应力相对降低,特别是对于降低铍和AlSi12熔合面处的应力集中具有明显的效果;同时,坡口角度的增加主要对铍环热影响区的应力分布也有一定的影响.因此,铍环接头处开坡口不仅能够降低焊缝区的残余应力,还能减少铍材熔化引起的开裂.