稠密流体中双原子分子振动弛豫的非谐性及质量效应

利用分子动力学计算机模拟方法研究了稠密流体中双原子分子的振动弛豫问题，证实了双原产分子的振动弛豫速率随着其非谐性的增大而加快，同时，其速率也随其质量因子的变大而加速。     

凝聚态物质振动-平动能量弛豫过程的分子动力学模拟

本文利用分子动力学计算机模拟方法,研究了稠密态双原子分子振动-平动弛豫速率与分子离解能、密度和温度的关系。发现振动弛豫速率随着分子离解能的增高而下降。这一现象与由光谱数据得到的结果是一致的。它可以用振动频率的下降来解释;分子振动弛豫速率随密度增大而加快,在我们所作的范围内,似乎看不到弛豫速率与温度有关。     

双原子分子晶体振动弛豫过程的分子动力学研究

用分子动力学方法研究瞬时加热振动自由度后的能量弛豫过程.晶元包含128个双原子分子,采用周期性边界条件和体心立方结构,对于分子内和分子间原子相互作用采用双莫尔斯势.发现平衡时间的对数与因子,f_21之间存在线性关系,而f_21正比于分子内振动与格波振动的频率比.     

低雷诺数串列双方柱流致振动质量比效应的数值研究

为澄清串列双方柱流致振动的质量比效应, 采用数值模拟方法, 在雷诺数为150时, 研究了质量比($m^{\ast }=3$, 10, 20)对下游方柱振动响应特性的影响规律, 分析了下游方柱尾流模态的演变过程, 探讨了导致下游方柱振动的流固耦合机制. 结果表明: 质量比对下游方柱的流致振动有重要影响, 低质量比($m^{\ast }=3$)时下游方柱的振动响应更为复杂, 随着折减速度的增大, 下游方柱并未出现传统“锁定”现象(即振动频率比$f_{y}$/$f_{\rm n} \approx1$的锁定), 而发生了“弱锁定”现象(即$f_{y}/f_{\rm n}<1$的锁定); 随着质量比的增加($m^{\ast }=10$和20), “弱锁定”现象消失, 而出现传统“锁定”现象, 且下游方柱横流向最大振幅减小. 质量比对串列双方柱的柱心间距有明显影响, 低质量比($m^{\ast }=3$)时的柱间距在振动锁定区内会急剧减小, 而较高质量比($m^{\ast }=10$和20)下的柱间距则变化不大. 此外, 质量比对串列双方柱的尾流模态和流固耦合机制也有显著影响, 其中低质量比($m^{\ast }=3$)下的情况更为多样.      

考虑质量耦合效应的流体饱和孔隙介质波动方程

利用混合物理论和连续介质力学的基本原理,推导了考虑质量耦合效应的流体饱和弹性孔隙介质的波动方程,并与经典的Biot波动方程进行了对比.结果表明:该文得到的方程包含了Biot波动方程的所有要素,且形式与后者基本相同.比较而言,该文推导过程具有更明确的物理意义,概念也更完整.     

竖直振动管中颗粒毛细效应的离散元模拟

将一根细管插入填充有颗粒的静止容器中并对管施加竖直振动,颗粒将在管内发生上升运动,并最终稳定在一定高度,这一现象与液体毛细效应类似,被称为颗粒毛细效应.为探究颗粒毛细效应过程中伴随的颗粒尺度动力学行为及机理,基于离散元方法建立颗粒运动模型,对颗粒毛细效应动力学过程和特性开展数值模拟研究.模拟再现了文献中实验得到的颗粒毛细效应全过程,给出了管内颗粒柱高度随时间的演变规律,结果表明,受到颗粒系统参数的影响,本模拟条件下颗粒毛细效应过程呈现单周期上升、倍周期上升和倍周期稳定三个阶段,在倍周期上升阶段颗粒柱上升速度逐渐减小,平缓过渡到稳定阶段.在此基础上,分析了管内颗粒速度场和填充率分布随时间的演变特性,揭示了颗粒毛细效应过程中由容器传输到管内的颗粒的占比分布.研究发现,管内不同高度位置颗粒的运动并不同步,随着管的振动,管内出现速度波,速度波的传播引起管内颗粒出现膨胀和压缩交替的情况,从而管内颗粒填充率随时间发生周期性波动;在上升阶段,越接近管壁由容器传输到管内的颗粒占比越大,在稳定阶段,管内上层颗粒的对流引起容器传输到管内的颗粒占比发生反转.      

50t科学爆破振动的衰减特征及地形效应

对药量达50t的科学爆破开展了流动强震观测,包括爆破振动的衰减观测和地形效应观测。在分 析此次爆破强震记录的基础上,利用萨道夫斯基公式分析了垂直向峰值速度和加速度的衰减规律,爆破地区 为中等强度的层状岩石且当地地形沟壑纵横是此次振动能量衰减较快的原因。通过离散小波变换分析(db8 小波基函数)得到了此次爆破振动能量的时频分布规律,随着爆心距的增大,爆破振动能量集中的频率减小而 振动的持续时间则相对增加。根据中国地震烈度表,在近爆心区振动烈度可以达到Ⅶ度,然而相对于天然地 震的烈度衰减,爆破振动烈度的衰减较快。通过比较一个高14m 山包的不同位置的强震记录,分析了此次 爆破振动的地形效应。由于山包的聚焦效应,山顶的加速度峰值是山脚的2.4倍,且地形效应对某频率段内 的振动有选择的放大,该频率段与山包的大小和高度有关。振动轨迹图显示,随着高度的增加,山体的侧向摆 动和转动逐渐增强。     

自由振动中弹簧质量分支系统的系统矩阵确定准则

本文审定了弹簧质量分支系统作自由振动时的系统矩阵构成准则,对准则进行了调整,更便于应用.此外在文字叙述上更明确肯定.文中又将此准则扩大应用于直连通型弹簧质量系统,使准则适用于自由振动中的一切弹簧质量系统.     

蜂窝夹芯圆环的拓扑优化设计及尺度效应研究

采用尺度关联的一体化设计方法开展了旋转周期圆环结构的拓扑优化设计研究,以宏观 结构的最大刚度为目标,研究了材料表征体胞尺度、构型以及不同载荷作用形式对蜂窝夹芯 圆环结构优化结果的影响. 所提出的无量纲结构构型因子实现了优化结构的结构效率量化评 估. 结合SIMP材料模型和周长控制方法,实现了宏观结构和细观表征体胞的优化设计,获得 清晰的材料分布. 数值算例表明,尺度关联的一体化设计方法能有效地完成圆环结构的拓扑 优化设计,设计结果充分反映体胞尺度效应对旋转周期圆环结构夹芯构型的影响.     

压电体中考虑表面效应时开裂孔洞的断裂特征

研究了反平面机械载荷和面内电载荷作用下压电体中考虑表面效应时孔边双裂纹问题的断裂特征.基于Gurtin-Murdoch表面理论模型,通过构造映射函数,利用复势电弹理论获得了应力场和电位移场的闭合解答.给出了裂纹尖端应力强度因子、电位移场强因子和能量释放率的解析解.讨论了开裂孔洞几何参数和施加力电载荷对电弹场强因子和能量释放率的影响.     

凝聚态物质振动-平动能量弛豫过程的分子动力学模拟

本文利用分子动力学计算机模拟方法,研究了稠密态双原子分子振动-平动弛豫速率与分子离解能、密度和温度的关系。发现振动弛豫速率随着分子离解能的增高而下降。这一现象与由光谱数据得到的结果是一致的。它可以用振动频率的下降来解释;分子振动弛豫速率随密度增大而加快,在我们所作的范围内,似乎看不到弛豫速率与温度有关。     

分子动力学模拟纳米镍单晶的表面效应

对单晶镍纳米丝、纳米薄膜零温准静态拉伸破坏过程进行了分子动力学模拟．模拟表明表面效应对单晶纳米材料的原子运动及整体力学行为有显著影响．自由表面增加纳米材料的塑性、降低其强度,影响纳米材料的变形机制．受表面效应的作用,纳米镍丝强度与弹性模量均低于纳米镍薄膜．纳米薄膜的断裂接近脆性断裂,断裂强度符合Griffith理想晶体脆断理论;纳米镍丝在断裂过程中表现出微弱塑性．     

凝聚态物质计算和模拟中使用的相互作用势

原子间相互作用势是凝聚态物质在原子尺度上进行计算机模拟的基础, 特别是用分 子动力学和Monte Carlo方法对凝聚态物质的性质和过程进行模拟时, 合适的原子 间相互作用势是得到有意义的结果的前提和条件. 可依据不同类型的相互作用如共 价键、离子键、金属键和Van der Waals力等构建不同类型的原子间相互作用势, 而且同一类型的相互作用也因所处理的性质或过程(如体积、表面、团簇、缺陷等) 不同所采用的形式也不相同, 这样就构建了大量的各种形式的原子间相互作用势. 本文对凝聚态的计算机模拟中常用的原子间相互作用势进行分类介绍和简要的评 述.     

高温高压气体状态方程研究及钱学森方程改进

钱学森根据分子动理论的普遍原则,结合Lennard-JonesDevanshire(LJD)液体理论的结果,给出了一个适用于高温高压气体的普适状态方程. 该方程有物理基础,且具有计算精度高、形式简单及显含温度的优点. 本文用分子动力学方法检验了LJD理论的适用性,并给出精确的高温高压气体状态方程分子动力学数值解, 在此基础上修订了钱学森状态方程. 改进后的钱学森状态方程在高密度范围内与MD结果平均绝对偏差率小于10%.      

纳米丝应变率效应的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了零温时不同应变率作用下纳米丝的拉伸力学行为.计算结果表明在缺乏热激活软化机制条件下,纳米丝应变率效应呈现出与宏观应变率试验结果相一致的特征.纳米丝在不同的应变率范围具有不同的变形机制.在应变率不敏感区和敏感区,纳米丝主要以位错运动作为塑性变形机制;在应变率突变区,纳米丝通过局部原子混乱区的持续扩展乃至整体结构的非晶化作为塑性变形机制.     

关于分形和炸药撞击感度的一点记注

通过对现有炸药冲击感度的标度方法进行了分析和讨论。从落锤试验分幅照相结果,初步建议用分形维数作为炸药冲击感度的标度,识为是有这种可能性。并讨论了这种方法的优点。     

温度和加载速率影响位错发射的分子动力学模拟

以Ａ１作为研究对象，采用ＥＡＭ势进行分子动力学模拟，在Ⅰ型和Ⅱ型加载条件下，研究了温度和取向对发射位错的临界应力强度因子的影响，模拟结果表明，裂尖发射位错的监介应力强度因子随温度升高指数规律降低，但却随加载速率的增大而升高。