海冰弯曲破坏下的破坏准则数值模拟方法研究

海冰的弯曲破坏进程的研究已经称为冰工程界的一项重要课题.通过理论分析结合数值计算对海冰弯曲破坏数值模拟方法进行探索:探讨适合于海冰弯曲应力状态下的本构模型和破坏准则;在LS-DYNA中模拟圆环形冰排弯曲破坏和冰排与锥体结构相互作用的进程,提出了一种对海冰破坏准则验证的技术思路;通过所提出的技术思路对基于三轴压缩试验的Derradji破坏准则进行了修正,使其能够适用于海冰的弯曲破坏.     

半导体器件数值模拟的混合有限元方法

本文就半导体器件中载流子运动方程组的混合初边值问题提出了一种全离散的混合有限元逼近格式，考虑到混合边界条件下解的光滑性较差，我们在分数阶Ｓｏｂｏｌｅｖ空间中研究了逼近格式，得到了误差估计。     

求解层间界面反平面剪切破坏的剪切梁模型(Ⅱ)——失稳特性

在研究(Ⅰ)的基础上,研究了剪切梁模型在裂纹萌生和失稳扩展阶段的行为特性,1)给出了软化失稳(snap-through)和回折失稳(snap-back)两种失稳行为发生的条件.2)对剪切梁在反平面剪切载荷及侧压力共同作用下的力学行为作了解析分析计算,给出了结构的位移—载荷全过程曲线.3)讨论了失稳过程中的能量释放问题,并给出了回折失稳过程中结构对外界的能量释放的计算式.     

炸药爆轰物质点法三维数值模拟

炸药爆轰以及多点起爆所产生的爆轰波汇聚问题很难应用有限元法进行模拟分析,尤其当网格发生畸变时,导致有限元法计算效率和数值精度严重下降,甚至无法得到正确结果.为此,该文应用显式积分算法的物质点法对炸药两点起爆和按时间序列的多点起爆的爆轰过程进行数值模拟,与炸药爆轰的理论计算结果相吻合.物质点法不但可以有效地避免网格畸变问题,而且为炸药爆轰的数值模拟提供了新的思路.     

不同水位下三峡水库神女溪青石滑坡破坏特性离散元模拟

对三峡水库神女溪青石滑坡,采用PFC2D软件中的接触粘结建立了离散元模型,并对其在145,155,165,175 m水位工况下的变形与破坏问题进行模拟研究.结果表明,滑坡在165 m水位下同等时间内坡中部分竖向位移最大,滑动速度最快,坡脚处水平方向应力以及水平方向应变速率均最先达到最大值;145 m水位下滑坡变形量微小,155,165,175 m水位下滑坡的破坏过程可分为弱化蠕变、前缘变形滑动、中部失稳滑动以及固化稳定4个阶段,且滑动过程中靠近滑带上部的岩土体强度会逐渐降低,起到一定促滑作用.模拟结果中,不同水位下滑坡稳定状态以及175 m水位下裂缝的产生和扩展情况皆与实际情况相近,离散元方法能够较好地模拟神女溪青石滑坡的变形与破坏特性.     

昆虫振翅飞行的数值模拟

在非惯性参考系下对昆虫振翅扰动的二维非定常流场进行了数值模拟,避免了计算中的移动边界困难,从而缩短了计算时间,模型具有3个自由度,可以模拟任意已知的翅的平面运动．通过模拟相对复杂的自然界昆虫的振翅运动,研究昆虫是如何控制飞行．计算结果表明,有2个参数可能被昆虫用来控制飞行:翅平动和转动间的相位差以及垂直于平均振翅平面方向的横向振幅．     

声波方程高阶差分方法数值模拟结果研究

首先,给出了声波方程时空域高阶差分格式.证明了差分格式在时间上是二阶精度,在空间上最高可以达到2M精度.其次,对该高阶差分格式优缺点评价,新的差分格式是一种关于一个方向上所用到的临近网格节点数目一半的可变长度的差分算子,为不同精度需求提供了灵活可变的差分算子公式.另外一种意义上说,新的差分格式是依赖于频率的,同一种差分格式对于不同频率的震源,其频散的程度也不一样,因此只有采用了合适的差分形式才能够达到最好的效果.最后,给出了一系列数值模拟实例,验证了文中所得到的结论.     

二维超音速边界层中三波共振和二次失稳机制的数值模拟研究

通过直接数值模拟的方法,探讨在超音速边界层的转捩问题中,是否存在和不可压缩流情况相似的产生亚谐波的机制．结果表明,三波共振和二次失稳这两种机制都存在．讨论了这两种机制在层流至湍流的转捩中的重要性是否的确很大的问题．     

基于N-S方程的裂缝酸刻蚀数值模拟

酸化压裂是碳酸盐岩储层增产改造的主要措施.通过酸压数值模拟预测碳酸盐岩裂缝的刻蚀形态对酸化压裂施工有指导意义.酸压数值模拟多以立方定律为基础,然而随着油气勘探技术进步,油气开采难度增加,酸压数值模拟需要更清晰的流场分布和更高的精度.针对此问题,以N-S方程为基础,推导裂缝酸刻蚀数学模型,随后采用有限差分求解速度场,迎风...     

超声波测速仪的计算流体力学数值模拟研究

超声波测速仪是一种利用超声波发射接收装置,通过发射接收时间来计算来流速度的一种仪器装置.目前国内许多研究都关注在如何消除测速仪的测量误差上,对于模型结构对测量风场的影响研究较少.为了考察测速仪的测量精度,本研究以模型结构对测量区域风速的影响作为关注的重点,采用计算流体力学方法模拟了从低速到高速的不同来流风速下的绕流流场,计算出位于测速仪中心区域的速度分布和不同截面上的平均速度,以判断测速仪模型结构对中心测量区域风速的影响程度.该研究结果表明在测速探头平面内测量到的速度值,无论在低速和高速时均最为准确.采用计算流体力学数值模拟方法可为今后的测速仪模型设计和改造提供准确的依据.     

CVD全离散化的混合有限元解的数值模拟

在已有的对CVD化学方程半离散化和全离散化混合有限元解的存在性及其误差分析的基础上,对其全离散化混合有限元解进行了数值模拟,结果进一步表明了混合有限元解的高精度、易于计算的良好性质.     

凝固过程的温度场数值模拟

通过对铸件凝固过程中各换热边界条件的研究,建立了凝固过程的二维非稳态温度场计算数学模型;并运用了有限差分方法对模型进行离散,得到大型方程组,并利用超松驰迭代法(即SOR法)解该方程组,据此,利用Turbo C编制了计算机程序.上机运行结果表明,可较满意地模拟凝固过程温度场的分布.     

成形过程数值模拟的非增量时一空算法*

本文针对计及几何、材料、接触摩擦等耦合作用的高度非线性的加工成形过程数值模拟和计算分析工作,建议了非增量时-空求解算法。本文的非增量算法,系在整个时间域和空间域上迭代求解,与常见的Newton-Raphson算法明显不同。本文所附算例,进一步说明了本算法的正确性和可行性。     

基于耦合纯无网格方法时间分数阶下孤立子波碰撞过程的数值模拟研究北大核心CSCD

为数值预测时间分数阶耦合非线性Schrödinger(TF-CNLS)方程描述的孤立子波非弹性碰撞过程,首次发展了一种耦合纯无网格有限点集法(coupled finite pointset method,CFPM).其构造过程为:1)对时间分数阶Caputo导数项采用一种高精度的差分格式;2)对空间导数采用基于Taylor展开和加权最小二乘法的有限粒子法(FPM)离散格式;3)对区域进行局部加密和采用稳定性好的双曲余弦核函数以提高数值精度.数值研究中,首先,运用CFPM对有解析解的一维TF-CNLS方程进行求解,分析了节点均匀分布或局部加密情况下的误差和收敛阶,表明给出的耦合无网格法具有近似二阶精度和易局部加密求解的灵活性;其次,运用CFPM对无解析解一维TF-CNLS方程描述的孤立子波非弹性碰撞过程进行了数值预测,其出现的波塌缩现象与整数阶下出现的多波现象截然不同;最后,与有限差分结果作对比,表明CFPM数值预测时间分数阶下孤立子波非弹性碰撞过程的复杂传播现象是可靠的.     

粉末注射成形填充过程的数值模拟

本文将粉末注射成形喂料在薄壁模腔中的流动视为二维流动，以流变学的基本方程为基础，建立了从动量方程、连续方程和热传递方程得到的描述PIM喂料充模二维流动的数学模型。在无滑移边界的条件下，推导了喂料熔体流导率的计算公式和压力场的控制方程，得到的压力场控制方程是一非线性椭圆偏微分方程．从而可用Galerkin方法进行数值求解，使模型的数值求解成为可能，为进一步对粉末注射成形进行计算机模拟和数值分析奠定了数学基础。     

基于有损伤体元件的广义Kelvin模型蠕变全过程探究

岩石的蠕变特性往往对隧道和地下工程的稳定性有着重要的控制作用.针对岩石蠕变的阶段性特征,可将岩石蠕变全过程分为四个阶段.广义Kelvin模型可较好地反映前三个阶段的岩石蠕变特性,不能理想地反映加速蠕变阶段特征.通过引入损伤体元件和Kachanov的损伤因子演化公式,构建了具有损伤体元件的广义Kelvin模型,从而建立了...     

涡旋演化的小波自适应模拟

该文考察了小波自适应方法用于涡旋运动的演化过程．首先,通过两个初边值问题,说明小波方法具有可精度可控和局部结构自动捕捉的能力．然后,计算了涡旋的合并过程,结果表明,小波方法可以准确高效的应用于流动涡旋的演化预测,进而,讨论了小波方法在湍流数值模拟中的应用．     

激光熔凝加工中瞬时温度场数值模拟

以激光熔凝表面强韧化处理为背景,应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变化模拟工件的温度场,主要研究激光熔凝加工中瞬时温度场数值模拟,同时考虑相变潜热的影响,为第二步热应力场及残余应力的数值模拟做准备．用算例验证了模型的正确性,最后给出了激光熔凝加工不同时刻温度场分布．