空腔膨胀理论靶体阻力模型及其应用研究进展

从静/动态空腔膨胀模型的理论体系出发,介绍了空腔膨胀模型在不同方向上取得的成果,主要涉及理想侵彻条件的空腔膨胀压力计算模型及数值模拟方法和空腔膨胀模型在典型侵彻问题及复杂弹靶条件下的应用。在理想侵彻条件下的空腔膨胀压力计算模型中,主要讨论了靶体材料、屈服准则和状态方程对空腔边界应力的影响规律及空腔膨胀模型的适用性问题;根据数值模拟中初始条件的不同,介绍了空腔表面恒定速度/恒定压力两种数值模拟方法,证明了数值模拟方法的可靠性;整理了空腔膨胀模型的基本假设、适用范围、工程应用特点,列举了其在典型侵彻问题及多层复合靶板、约束靶体、弹体刻槽和异形截面形状弹体等复杂弹靶条件下的应用。针对空腔膨胀模型的研究现状,总结了目前空腔膨胀模型在冲击动力学领域的应用方向,归纳了空腔膨胀模型应用中尚存在的问题,展望了空腔膨胀模型下一步的重点发展方向。     

Stokes流问题中的辛本征解方法

通过引入哈密顿体系,将二维Stokes流问题归结为哈密顿体系下的本 征值和本征解问题. 利用辛本征解空间的完备性,建立一套封闭的求解问题方法. 研究结果 表明零本征值本征解描述了基本的流动,而非零本征值本征解则显示着端部效应影响特点. 数值算例给出了辛本征值和本征解的一些规律和具体例子. 这些数值例子说明了端部非规则 流动的衰减规律. 为研究其它问题提供了一条路径.     

开式空腔流动的蒙特卡罗直接模拟

蒙特卡罗直接模拟(Direct Simulation Monte-Carlo)方法是一种基于分子动力论的随机性数值模拟方法，它在各类稀薄气体流动模拟中得到了广泛应用。本文首先讨论了DSMC方法的基本原理，引用文献结果论述了DSMC方法与Boltzmann方程的内在一致性，采用DSMC方法从分子运动论层次对过渡区开式空腔流动进行精细模拟，再现空腔内旋涡的形成及发展过程，了解复杂流场的流场特性。模拟和分析了空腔的形状(展弦比)、壁温以及Knudsen数(稀薄性)等因素对空腔内流动和旋涡结构的影响。研究表明，空腔的展弦比、壁面温度以及流动Knudsen数等因素对空腔内旋涡的大小、形状、位置、个数都有极大的影响，应用DSMC方法可以真实再现稀薄条件下的开式空腔流动。     

深水位地下渗流诱发的地面塌陷模型试验

为研究深水位渗流侵蚀致塌问题,设计了一种常水头平面应变试验装置,测试不同土样的物理特性,观测塌陷的形成过程,探讨含水量、黏土含量、盐粒级配对空腔尺寸、模型表面沉降以及塌陷状态的不同影响.试验结果表明:土样的力学性能和渗透系数均会随土样成分的不同而产生较大波动;试验过程可分为空腔水下扩展、空腔水上扩展、模型塌陷3个阶段,...     

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基于圆柱形空腔膨胀理论的侵彻计算采用的混凝土靶材料参数均为混凝土静态力学特 性参数,这与弹靶相互作用的动态事实不相符. 考虑混凝土材料应变率敏感性和在动载作用下 的动态响应,对圆柱形空腔膨胀模型进行修正,并结合实例进行验算,修正模型理论计算结 果与实验结果符合性更好.     

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...     

月牙形空腔结构金属靶的抗弹性能分析

为提高金属靶的抗弹性能,设计了一种含有月牙形空腔结构的金属靶。利用ABAQUS软件对月牙形空腔结构在12.7 mm穿甲燃烧弹弹芯侵彻下的弹体偏转性能进行了数值模拟研究,讨论了月牙形状、弹着点和空间排布对弹体偏转效果的影响。结果表明:月牙形状对弹体的偏转效果有显著的影响;空腔结构在不同弹着点表现出不同的弹体偏转性能,处于空腔胞元最薄弱处附近的弹着点弹体偏转角度明显小于其他位置;空腔胞元空间排布的非对称化处理能够提升空腔结构对子弹的偏转效果。     

刚性弹斜侵彻石灰石靶的子弹头部形状优化

基于空腔膨胀理论,提出了一种计算斜侵彻条件下轴向阻力和侧向阻力的计算方法,并基于阻力公式,对斜侵彻石灰石靶的刚性子弹头部形状进行了优化设计,使得轴向阻力和侧向阻力为最小,提高子弹的侵彻性能.研究结果表明,无论是单独考虑轴向阻力还是侧向阻力,斜侵彻状态下获得的最优头部形状函数都介于卵形和锥形之间.     

爆轰载荷作用下球形空腔的动力响应

以位移为未知量，利用拉普拉斯变换法，研究了球形空腔在爆轰载荷作用下的动力响应问题，获得了问题的参数解，并通过直接代入，验证了解的正确性。     

THE OSCILLATION MODE OF INCOMPRESSIBLE CAVITY FLOW

采用二维大涡模拟方法进行了空腔水流场的数值计算, 考察空腔前缘动量损失厚度及来流速度等因素如何影响空腔流的振荡, 同时考察了空腔长深比与空腔流振荡模式的关系. 用空腔水流场的粒子图像测速测量结果验证了数值计算的可信性.结果表明, 空腔水流是否发生振荡取决于壁面摩擦速度.瞬时涡结构和空腔阻力系数2个方面的特征显示空腔水流场有2种典型的振荡模式, 剪切层模式与尾流模式, 确定振荡模式的关键因素是空腔长深比.     

Symplectic solution system for reissner plate bending

Based on the Hellinger-Reissner variatonal principle for Reissner plate bendingand introducing dual variables, Hamiltonian dual equations for Reissner plate bending werepresented. Therefore Hamiltonian solution system can also be applied to Reissner platebending problem, and the transformation from Euclidian space to symplectic space and fromLagrangian system to Hamiltonian system was realized. So in the symplectic space whichconsists of the original variables and their dual variables, the problem can be solved viaeffective mathematical physics methods such as the method of separation of variables andeigenfunction-vector expansion. All the eigensolutions and Jordan canonical formeigensolutions for zero eigenvalue of the Hamiltonian operator matrix are solved in detail, and their physical meanings are showed clearly. The adjoint symplectic orthonormal relation of the eigenfunction vectors for zero eigenvalue are formed. It is showed that the alleigensolutions for zero eigenvalue are basic solutions of the Saint-Venant problem and theyform a perfect symplectic subspace for zero eigenvalue. And the eigensolutions for nonzeroeigenvalue are covered by the Saint-Venant theorem. The symplectic solution method is notthe same as the classical semi-inverse method and breaks through the limit of the traditional semi-inverse solution. The symplectic solution method will have vast application.     

Analytical and numerical methods of symplectic system for Stokes flow in two-dimensional rectangular domain

In this paper,a new analytical method of symplectic system.Hamiltonian system,is introduced for solving the problem of the Stokes flow in a two-dimensional rectangular domain.In the system,the fundamental problem is reduced to all eigenvalue and eigensolution problem.The solution and boundary conditions call be expanded by eigensolutions using ad.ioint relationships of the symplectic ortho-normalization between the eigensolutions.A closed method of the symplectic eigensolution is presented based on completeness of the symplectic eigensolution space.The results show that fundamental flows can be described by zero eigenvalue eigensolutions,and local effects by nonzero eigenvalue eigensolutions.Numerical examples give various flows in a rectangular domain and show effectivenees of the method for solving a variety of problems.Meanwhile.the method can be used in solving other problems.     

Analytical and numerical methods of symplectic system for Stokes flow in two-dimensional rectangular domain

In this paper, a new analytical method of symplectic system, Hamiltonian system, is introduced for solving the problem of the Stokes flow in a two-dimensional rectangular domain. In the system, the fundamental problem is reduced to an eigenvalue and eigensolution problem. The solution and boundary conditions can be expanded by eigensolutions using adjoint relationships of the symplectic ortho-normalization between the eigensolutions. A closed method of the symplectic eigensolution is presented based on completeness of the symplectic eigensolution space. The results show that fundamental flows can be described by zero eigenvalue eigensolutions, and local effects by nonzero eigenvalue eigensolutions. Numerical examples give various flows in a rectangular domain and show effectiveness of the method for solving a variety of problems. Meanwhile, the method can be used in solving other problems.     

弹性圆柱壳在轴向冲击载荷和温度耦合作用下的屈曲

通过引入哈密顿体系,将临界载荷和临界温度及它们所对应的屈曲模态归结为辛体系下的广义本征值和本征解问题。根据辛本征解的正交性和完备性,给出了全部的且独立存在的屈曲模态。数值结果表明,在轴向冲击载荷和温度耦合作用下,弹性圆柱壳的屈曲呈现出复杂的模式,温度直接影响冲击临界载荷的大小。随着温度的增加,冲击临界荷载降低,最后,文中给出各种条件下的屈曲模态。     

辛方法和弹性圆柱壳在内外压和轴向冲击下的动态屈曲

针对有内压或外压的弹性圆柱壳在轴向冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。该方法直接得到非轴对称的屈曲模态。数值结果给出了圆柱壳问题的临界载荷和屈曲模态以及一些规律。     

大型辛矩阵本征问题的逆迭代法

基于共轭辛子空间迭代法,求解了大型辛矩阵的主要本征解。随着迭代的进行,可以无限地逼近其精确解。     

双层石墨烯系统稳态受迫振动问题中的辛方法

针对悬臂石墨烯系统提出一种求解其稳态受迫振动问题的辛解析方法。基于Eringen非局部理论,将石墨烯层板受迫振动问题导入哈密顿体系。采用边界条件分解技术,将问题化为三种边界条件的子问题。通过辛解析方法,得到由辛本征值和辛本征解表示的双层石墨烯系统受迫振动问题的解析解表达式。数值结果表明,辛本征解级数具有很好的收敛性和精度,并与文献结果吻合;在一定的外载激励下可发生同向振动模式和反向振动模式;在一定的参数下,得到一些新的现象和结论。     

辛体系下平面热黏弹性圣维南问题的解析解

借助积分变换,将辛体系引入平面热黏弹性问题,建立了基本问题的对偶方程,并将全 部圣维南问题归结为满足共轭辛正交关系的零本征值本征解问题. 同时,利用变量代换和本 征解展开等技术给出了一套求解边界条件问题的具体方法. 算例讨论了几种典型边界条件问 题,描述了热黏弹性材料的蠕变和松弛特征,体现了这种辛方法的有效性.     

陀螺系统与反对称矩阵辛本征解的计算

用状态向量法,引出陀螺线性系统的广义本征问题,证明了本征向量之间的加权共轭辛正交关系,以及用本征向量对任意状态向量的展开定理。运用反对称矩阵胞块组成的LDL~T分解,将本征方程导向辛本征问题的标准型。这套方法适用于陀螺系统K阵不正定的情形。对于辛本征问题用SH变换将矩阵化为半边三对角线胞块阵或三对角线胞块阵,然后再求解其全部本征解。为陀螺系统的模态分析打下了基础。