均匀流中双色波传播特性的模拟研究

针对双色波浪与均匀流相互作用问题,采用时域高阶边界元方法建立自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表试验结果对比,验证了本模型的准确性。通过数值计算研究了水流参数对各组成波及衍生的高阶波幅值、波浪和水流间能量交换的影响规律。     

非线性弹性杆中的应变孤波

本文对非线性弹性杆中的应变孤波进行了分析,着重讨论了杆的物理参数和几何参数对于波动的影响,阐明了孤波传播过程的主要特征。     

杆中嵌入薄板的应力波传播行为

采用一维理论分析和二维有限元模拟,研究了杆中嵌入薄板的应力波传播行为.首先根据一维弹性应力波理论,推导了反射波,透射波以及板中应力的表达式.结合算例,分析了薄板厚度对应力波传播的影响,然后采用有限元方法,验证了一维理论分析结果,同时也研究了不同界面处理方式对结果的影响.结果表明板越薄,对应力波传播的影响越小,薄板中应力越能真实地反映杆中的应力状态;在SHPB实验中,嵌入薄片/薄膜传感器测量微弱应力信号是可行的.     

压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题

分析了压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题。利用傅立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹表面上的位移差为未知变量的对偶积分方程的求解。为了求解对偶积分方程,把裂纹面上的位移差展开为雅可比多项式形式,进而得到了裂纹长度、入射波波速及入射波频率对裂纹应力强度因子的影响。从数值结果可以看出,压电压磁复合材料中可导通裂纹的反平面问题的动应力奇异性与一般弹性材料中的反平面断裂问题动应力奇异性相同。     

石英玻璃杆Taylor撞击实验的数值模拟

采用离散元方法模拟石英玻璃杆Taylor撞击问题,再现了其破坏过程:在撞击端,杆以压缩失效波的形式破坏;在自由端,出现了密集的拉伸层裂破坏. 分析表明:层裂是失效波阵面应力快速下降引起的追赶卸载波,与弹性压缩前驱波在自由端反射引起的迎面卸载波相互作用的结果;随着撞击速度的增大,撞击端失效波造成的压缩破坏区域损伤程度增大,反射端层裂破坏损伤区域减小. 进一步对失效波阵面的结构变化及其波速问题进行了研究,发现失效区域随着扩张变成一段裂纹逐渐由密到稀的区段,将此区段分为高损伤区和低损伤区,研究发现由稀疏微裂纹组成的低损伤区的前端面传播速度和弹性前驱波速基本相同,为固定值;而高损伤区前端面的裂纹密度随着传播距离的增加变稀,直至过渡为低损伤区,其传播具有显著的速度衰减、端面模糊直至停止的过程. 高损伤前端面的平均速度随着撞击速度的增大而增大,并逐渐趋近于弹性波速. 最后与已有实验做了对比,发现实验中高速摄影观察到的玻璃中"失效波"阵面实际上是高损伤前端面,而稀疏的低损伤微裂纹很难捕捉.      

杆撞击中弹塑性波传播的动态子结构方法研究

通过建立杆弹塑性碰撞的动态子结构模型，推导弹塑性撞击子结构动力学控制方程，采用固定界阶模态综合法和无条件稳定积分法(Newmark隐式积分法)对动力学方程进行求解，成功地将动态子结构方法运用于柔性杆的弹塑性撞击问题。与有限元方法的计算结果和理论解结果的对比表明，动态子结构方法可以应用于柔性杆的弹塑性撞击问题的研究，它能...     

载流板中半无限裂纹形成瞬间尖端域的应力场

给出载流无限大薄板在形成半无限长裂纹的瞬间，尖端附近的温度和应力的具体表达式。通过算例表明：在电流所产生的焦耳热源的作用下，裂尖区域处的温度将瞬时升高，并伴有压应力的产生，从而可达到阻裂纹扩展的目的。     

铁磁材料不同应变状态下的磁特性实验研究

通过实验测量了一种铁磁材料—中碳钢在不同应变状态下的磁滞回线．由此得出矫顽力-应变和剩磁-应变的关系曲线,研究了磁场和应力场对钢铁材料的耦合作用,并对现象作了初步的解释．     

两相流中密度波现象的研究及进展

密度波（又称连续波、空隙度波、运动学波）是两相流中的特殊现象，本文评述两相流密度波理论的主要研究进展，这些理论不仅研究了线性密度波和非线性密度波的特性，还研究了气液两相流的流型转变与密度波的关系，流化床中气塞的形成和床层的塌陷现象与密度波的关系等．同时介绍试验和理论研究在密度波的波速、频率、稳定性和色散性等方面取得的主要结论．最后指出密度波的理论和试验研究尚需进一步解决的问题．     

圆柱和平板磁绝缘传输线的横向空间电荷流

根据电磁场理论及电子运动守恒方程导出传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件，对圆柱和平板情况进行了计算和讨论。     

应变波对岩体的损伤作用和爆生裂纹传播

给出了应变波作用下岩体损伤累积计算方法,将爆破过程中应变波的动作用和爆生气体的准静压作用结合起来,分析爆生裂纹传播的全过程,修正了以往理论,井揭示了Ｋｕｔ－ｔｅｒ等人所说的应力波对岩体预载荷作用￣［１］的力学本质。     

SCATTERING OF HARMONIC ANTI-PLANE SHEAR STRESS WAVES BY A CRACK IN FUNCTIONALLY GRADED PIEZOELECTRIC/PIEZOMAGNETIC MATERIALS

In this paper, the dynamic behavior of a permeable crack in functionally graded piezoelectric/piezomagnetic materials is investigated. To make the analysis tractable, it is assumed that the material properties vary exponentially with the coordinate parallel to the crack. By using the Fourier transform, the problem can be solved with the help of a pair of dual integral equations in which the unknown is the jump of displacements across the crack surfaces. These equations are solved to obtain the relations between the electric filed, the magnetic flux field and the dynamic stress field near the crack tips using the Schmidt method. Numerical examples are provided to show the effect of the functionally graded parameter and the circular frequency of the incident waves upon the stress, the electric displacement and the magnetic flux intensity factors of the crack.     

磁电弹板双材料板中厚度-扭曲波的传播

研究了磁电弹双材料板(板的上下表面是机械自由、电学开路和磁学短路的)中厚度-扭曲波的传播. 基于磁电弹全耦合的本构方程, 首先推导了厚度扭曲波传播的一般解, 然后利用边界条件和界面条件得到了频率方程. 数值算例分析了压电(BaTiO_{3})-压磁(CoFe_{2}O_{4})双材料板中厚度扭曲波传播时, 位移、电势和磁势的变化特征以及模态数与几何尺寸的关系.      

地磁环境下结构变形引起的扰动磁场

基于磁弹性相互作用的线性化理论，针对地磁环境特点，忽略磁场对结构位移的影 响而仅考虑位移对磁场的耦合作用，通过将位移梯度引入变形后界面外法线矢量方 法，给出了变形引起的扰动磁场计算的定解场方程和界面衔接条件，并计算了符拉 芒问题的变形扰动磁场. 结果表明，变形扰动磁场完全取决于位移梯度在界面外法 向上的投影；扰动场强与外力成正比；空气中扰动磁场的法向强度和切向强度分布 特征明显不同，法向强度在力作用点对称分布，并且在 力作用点处存在奇点；切向强度则呈反对称分布，在力作用点处发生突变.     

PROPAGATION BEHAVIORS OF SHEAR HORIZONTAL WAVES IN PIEZOELECTRIC-PIEZOMAGNETIC PERIODICALLY LAYERED STRUCTURES

This paper investigates shear horizontal （SH） waves propagating in a periodically layered structure that consists of piezoelectric （PE） layers perfectly bonded with piezomagnetic （PM） layers alternately. The explicit dispersion relations are derived for the two cases when the propagation directions of SH waves are normal to the interface and parallel to the interface, respectively. The asymptotic expressions for dispersion relations are also given when the wave number is extremely small. Numerical results for stop band effect and phase velocity are presented for a periodic system of alternating BaTiO3 and Terfenol-D layers. The influence of volume fraction on stop band effect and dispersion behaviors is discussed and revealed.     

定态火焰在可燃预混气中产生的压力波

火焰在可燃预混气中传播时，在火焰面前方产生一道压力波。忽略点火及火焰的初期加速，仅考虑火焰达到稳定传播速度的情况。用Ｏｐｅｎｈｅｉｍ自相似解分析流场，得到相应的控制方程及定解条体；用自适应步长的四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对方程积分，讨论了流场压力波结构及弱激波近似声波解；认为火焰为间断面，能量释放在火焰面后瞬时完成。利用火焰面两侧的能量关系，得到了火焰位置、燃速及对应Ｃ－Ｊ条件的火焰位置、Ｃ－Ｊ燃速。     

弱界面压电／压磁层状结构中的SH波

研究了弱界面压电层/压磁半空间结构中SH波的频散特性, 界面性能由 ``弹簧'模型表征, 压电层的表面考虑电学短路和电学开路两种边界条件. 推导了显函形式的 频散方程, 并结合算例分析了界面性能和电学边界条件对SH波传播特性的影响. 数值结果表 明: 弱界面降低了SH波传播的相速度; 对于短路电边界条件, 弱界面可以使一阶模态的相速 度小于B-G表面波的速度; 对于开路电边界条件, 一阶模态的相速度总是大于剪切体波的波 速.     

复合材料垂尾受热应变激增问题分析

为了解决复合材料垂尾在无机动时应变电桥出现应变激增的问题,本文建立了一种采用应变法测量复合材料翼面结构飞行载荷的物理模型,并进行定性验证试验。理论分析和试验结果表明,垂尾单侧翼面受热时,2个弯矩电桥应变急剧变大(应变值分别为175.24和254.15),而2个剪力电桥的变化很小(应变值分别为13.52和3.83),其根本原因是由于复合材料的各向异性,而热导率和组成电桥的两个应变片之间的距离放大了这种热应变。这为后续采用应变法测量热环境下飞机复合材料的载荷提供了一定的理论依据。