定常爆轰数值模拟中化学反应率与人为粘性的相关性

本文给出了用爆速燃烧、Cochran及Forest Fire三种不同反应率函数对正常爆轰波进行数值模拟时,分别满足的唯象条件。应用Cochran或ForestFire反应率时,适当选取人为粘性,其唯象条件直接给出了数值模拟正常爆轰应使用的空间步长,提供了数值计算结果。     

层裂判据与过程模拟

本文首先概述了层裂判据与层裂过程模拟,然后应用S.Cochran等人最近提出的理论模型,对于爆炸冲击引起的层裂进行了计算。通过算例讨论,指出,只有考虑层裂过程,才有可能正确计算后期层裂碎片。     

二维数值模拟爆轰中化学反应率的应用

续定常爆轰数值模拟中化学反应率与人为粘性的相关性,本文对体积起爆函数进行了一维、二维系统考查,并与Cochran反应率做了二维对比计算给出数值结果。数值模拟爆轰的复杂相互作用,应用体积起爆函数为好。     

聚碳酸酯板裂纹顶端的弹塑性研究

本文研究了聚碳酸酯板的延性断裂特征;提出了修正的强化Dugdale条带屈服模型,并用实验-数值计算混合法确定了强化弹塑性材料裂纹顶端附近的应力场参数.实验测定结果与理论等色线,计算的裂纹前沿塑性区长度相符合.由此,验证了所提出的修正强化Dugdale条带屈服模型的合理性.     

聚碳酸脂板快速扩展裂纹的弹塑性研究

本文实验观察研究了聚碳酸脂板Ⅰ型裂纹失稳扩展的特征.由修正的 Dugdale 窄带屈服模型,用实验-数值计算混合法确定了动态延性裂纹顶端附近的应力场参数.理论计算与实验测定结果相符合.本文的工作对研究延性断裂机理及裂纹扩展准则的研究是有意义的.     

爆轰波数值计算中人为粘性与空间步长的匹配关系

在平面爆轰波的数值计算中,各种假设的化学反应率,在爆袭波达到定态时,数值计算一定要符合ChapmanJouguet理论。也就是说,在声速点的波后流场与C-J模型相一致。本文采用了文献[1]中的Cochran反应率和相应的状态方程,导出了人为粘性系数与空间步长的匹配关系,当符合此条件时,数值计算的爆轰波速度才能是C-J条件,并保证声速点的状态压力、密度、内能等符合C-J条件。     

平面应力的弹塑性断裂模型及其有限元分析

本文根据文献对薄钢板试样的实验分析,提出一个平面应力的弹塑性断裂模型——带状颈缩区模型.将Dugdale模型推广到弹塑性变形场情形.用弹塑性全量理论和增量理论的有限元法,分别计算了具有中心裂纹的薄宽板受均匀拉仲情形的裂纹张开位移、应力应变场.结果表明Burdekin设计曲线在一定条件下才是安全的,本文计算的裂纹张开位移与一些实验测量结果符合良好.     

边长为6m的立方体其周围流场的数值研究

使用CFD方法研究立方体周围流场.Silsoe研究院建造了一个边长为6 m的立方体作为研究钝体周围的压力场和速度场的实验对象.相应于这个立方体的全尺度实测结果、风洞实验结果和数值计算结果在很多文献中可以查到.本文使用标准k-ε模型和RNGk-ε模型,考察当来流速度为对数率速度剖面时,不同的来流湍动能设置对计算结果的影响,所得计算结果与已有的全尺度实测结果作比较,得到了有意义的结论.     

冲击波作用下铝的准弹性卸载行为

根据一维应变冲击波的基本关系,将Cochran 等定义的有效剪切模量与准弹性卸载过程的纵波和体波声速关联起来,并藉此研究了冲击波作用下铝的准弹性卸载特性. 利用VISAR高压声速测量技术获得了LY12铝在20$\sim$100\,GPa压力下沿着准弹性卸载过程的有效剪切模量,结果表明LY12铝的有效剪切模量随卸载应力的下降而迅速下降. 采用与卸载应力成线性关系的方程对有效剪切模量进行了近似描述,该方程的斜率随初始冲击压力的增加而增加,体现了准弹性卸载行为的压力相关性. 将有效剪切模量结果与准静态实验结果进行了比较,由此分析了冲击波作用下准弹性卸载过程的可能物理机制. 应用有效剪切模量方程对6061铝合金的准弹性行为进行了模拟,计算结果与实验结果符合很好.      

梯恩梯/黑索今(35/65)炸药的反应速率函数

本文采用Lagrange分析方法和冲击引爆实验数据研究了TNT/RDX(35/65)炸药的反应速率函数。在冲击压力4.69GPa(持续时间约1s)的作用下,采用F4/203A型锰铜压力计测量了样品内六个不同Lagrange位置上的压力历史。以此作为输入量,采用Lagrange分析方法计算了反应流场中的速度、密度和比内能历史。根据这些结果,再使用HOM、JWL和律爆轰产物状态方程计算了反应进程和反应速率。在此基础上采用最小二乘法拟合了Forest Fire和Cochran点火-成长速率函数中的待定系数。考察了不同产物状态方程对这些系数的影响。用HOM和JWL方程得到的速率函数,基本一致,但用律方程得到的速率比前两者低,这是由于在反应区中有明显熵增的缘故。在较高压力下,本文给出的Forest Fire速率同Mader依据POP关系和反应Hugoniot算出的Comp.B炸药的结果有一定差别。使用得到的这两种速率函数进行了一维数值模拟计算,计算结果同实验基本一致。     

Simulating gas–liquid multiphase flow using meshless Lagrangian method

A multiphase flow model has been established based on a moving particle semi‐implicit method. A surface tension model is introduced to the particle method to improve the numerical accuracy and stability. Several computational techniques are employed to simplify the numerical procedure and further improve the accuracy. A particle fraction multiphase flow model is developed and verified by a two‐phase Poiseuille flow. The multiphase surface tension model is discussed in detail, and an ethanol drop case is introduced to verify the surface tension model. A simple dam break is simulated to demonstrate the improvements with various modifications in particle method along with a new boundary condition. Finally, we simulate several bubble rising cases to show the capacity of this new model in simulating gas–liquid multiphase flow with large density ratio difference between phases. The comparisons among numerical results of mesh‐based model, experimental data, and the present model, indicate that the new multiphase particle method is acceptable in gas–liquid multiphase fluids simulation. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Modelling a recirculating density-driven turbulent flow

A mathematical model of turbulent density-driven flows is presented and is solved numerically. A form of the k–? turbulence model is used to characterize the turbulent transport, and both this non-linear model and a sediment transport equation are coupled with the mean-flow fluid motion equations. A partitioned, Newton–Raphson-based solution scheme is used to effect a solution. The model is applied to the study of flow through a circular secondary sedimentation basin.     

从非线性动力学的视角认识细长压杆的稳定性

工程上大部分机构和结构都处于动载的作用下，受压细长杆的失稳是复杂的动力破坏事件．应用Lagrange描述法建立了两端角铰支受压细长杆的非线性动力学模型，通过对这种模型简化分别得到非线性静力学模型、线性动力学模型和含三次非线性项的动力学模型．利用谱截断方法，讨论了线性动力学模型的局部分岔．通过讨论平衡态存在性和稳定性，得到了含三次非线性项的动力学模型分岔条件．研究表明，受压细长杆的非线性动力学模型中存在叉形分岔．     

随机DEDS建模方法的统一

本文对基于摄动分析（Perturbation Analysis,PA) 的随机DEDS建模方法进行了系统的分析,指出并解决了其中存在的一些实质性问题,推广了基于PA的DEDS研究方法,建立了新的定义于概率空间的有限自动机模型,证明该模型可实现经典有限自动机模型和广义半Markov过程（Generalized Semi-Markov Process,GSMP)模型的统一。     

基于纤维随机分布的单向复合材料拉伸破坏过程模拟

单向复合材料的极限拉伸强度受纤维强度变化和纤维随机分布的影响。本文提出了一种合理的纤维随机分布假设,并以此建立了剪滞数值模型。利用蒙特卡罗模拟方法结合现有模型分析了单向复合材料的拉伸失效过程,得到极限拉伸强度。与文献模型相比较的结果表明,本文的模型结果更理想。     

钢筋混凝土双肢剪力墙静力弹塑性分析

建立了由墙肢单元模型、连粱单元模型和连接单元模型组成的钢筋混凝土双肢剪力墙的静力弹塑性分析计算模型。墙肢单元采用以有限元为基础的宏模型;按是否出现对角线剪切破坏,分别建立短连粱计算模型和长连粱计算模型;为计及连粱与墙肢连接界面的相对位移,建立用复合弹簧模拟的连接单元计算模型;给出了确定模型参数的方法。对有关文献的短连粱和长连粱双肢剪力墙试件进行了静力弹塑性分析,分析结果与试验结果符合较好。     

河型发育过程的二维数值模拟研究

改进已有二维平面水沙模型,进一步考虑河床粗化、弯道二次流及河床结构对泥沙输运的影响;并针对河湾形态对崩岸的影响提出新的非粘性土崩岸模拟方法,使其能模拟边滩的形成。利用改进后模型分别对Yen弯道水槽泥沙冲淤试验及Friendkin室内弯曲小河塑造试验进行模拟;模拟结果与试验观测资料吻合较好,表明考虑弯道对泥沙输运及河岸崩塌影响的模型能够更准确反映天然河流演化过程,为研究河型演化机理及各控制因素变化规律提供新手段。     

Macroscopic theory of orientation transitions in the extensional flow of side-chain nematic polymers

A macroscopic continuum mechanical model for incompressible side-chain nematic polymers, under isothermal conditions is given. The model is a synthesis of a transient network model and the standard nematorheological model. Simplifications in the model yield constitutive equations that are identical to well known Theological models for polymer melts and for low molar mass nematics. A detailed analysis of four possible composite orientation modes of polymer backbone and mesogenic side groups in uniaxial extensional flow is given. It is shown that the thermal sensitivity of the viscoelastic parameters leads to thermally-induced orientation transitions. The extension rate sensitivity of the competition between elastic and flow orienting effects leads to flow-induced orientation transition. The role of smectic A fluctuations in thermally-induced transitions during uniaxial extensional nematic flow is elucidated. The model is able to predict and explain the experimentally observed orientation modes and thermally-induced orientation transitions of a side-chain nematic polymer subjected to uniaxial extensional flow.     

Large strain elasto-plastic model of paper and corrugated board

An anisotropic elasto-plastic constitutive model of paper material is presented. It is formulated in a spatial setting in which anisotropic properties are accounted for by use of structural variables. A multiplicative split of the deformation gradient is employed to introduce plasticity. A similar approach is used to model the plastic deformation of the substructure. The yield surface adopted is based on the Tsai–Wu failure criterion, used previously to model failure of paper material. A non-associated plasticity theory is employed to calibrate the model to experimental data. It turns out that a multi-axial loading situation is needed to calibrate the model and here a biaxial tension test is audited. The model was implemented into a finite element environment and the creasing process of a corrugated board panel is investigated.     

颅脑正面碰撞的有限元模拟分析

利用人体脑部的CT图像,建立了一个基于人体解剖学结构的脑部的三维有限元模型.模型生物材料特性分别采用线弹性和粘弹性模型描述.在专业碰撞分析软件PAM-CRASH中,利用建成的颅脑三维有限元模型模拟正面颅脑碰撞过程,得到了碰撞过程的能量、速度、加速度、应力曲线和各个时刻的应力云图,并依据模拟碰撞过程得到的结果进行分析,得出结论.