国内非牛顿流体力学进展

非牛顿流体;;本构方程;;流变测量;;流动稳定性;;收缩流动;;聚合物加工;;石油工业;;生物流体力学     

我国流变学研究最新进展——第2届全国流变学会议(1987年11月15—19日,成都)

会议由中国化学会、中国力学学会流变学委员会召开。出席会议的有各科研单位、高等院校、企业单位、油田、医疗卫生单位、新闻出版部门的代表共232人。共提出报告220篇,按内容分为邀请报告、非牛顿流体力学、粘弹理论和本构方程、固体流变学、流变测量学、工业流变学、高分子加工、多相高分子流变学、高分子流变学、生物流变学10个部分。已于会前编辑出版了第2届全国流变学会议论文详细摘要集《流变学进展》(Ⅱ)(韩式方、吴大诚主编,成都科技大学出版社出版),简要地反映了我国流变学各个方面的最新进展。      

聚合物和粘弹性

聚合物力学提出了包括由表述基本特性到模拟复杂生产过程的许多方面的迫切技术问题.尤其重要的是把损伤状态正在发展中的固体的非线性本构方程表达出来的方法.对聚合物流体的相应表达形式,将能够解决许多非牛顿流变学的重要问题.      

工程流体力学关于沿程阻力的教学探讨

针对工程流体力学中沿程阻力知识点的教授,将与其相关的连续性方程、伯努利方程、动量方程、牛顿内摩擦定律、量纲分析、雷诺实验、尼古拉兹实验以及沿程阻力的应用等知识点有机地串联在一起,并传递了"理论推演—量纲分析—实验研究—实例应用"的工程流体力学经典研究方法,构建了以沿程阻力为核心的知识体系,以期为学生学习和教师讲授提供帮助.     

On the teaching of friction resistance in engineering fluid mechanics

针对工程流体力学中沿程阻力知识点的教授,将与其相关的连续性方程、伯努利方程、动量方程、牛顿内摩擦定律、量纲分析、雷诺实验、尼古拉兹实验以及沿程阻力的应用等知识点有机地串联在一起,并传递了"理论推演-量纲分析-实验研究-实例应用"的工程流体力学经典研究方法,构建了以沿程阻力为核心的知识体系,以期为学生学习和教师讲授提供帮助.     

试论静力学在流体力学课程中的地位

从材料的本构方程和基本运动方程出发, 比较了静力学在弹性力学和流体力学中的 地位. 与弹性静力学在弹性力学中占有重要地位不同, 流体静力学在流体力学中仅处 于次要地位, 它不是流体动力学的基础, 而只是一个特例. 确立这种观点有助于提高对流体 力学学科特点的认识, 提高流体力学教学质量.     

磨合过程对流体润滑性能影响的数值分析数学模型

建立了非牛顿流体热弹流润滑数学模型,对重载条件下磨合过程进行数值分析,在考虑具有粘塑性本构的非牛顿流体时,采用了高效粘度法对建立的方程进行了解算。结果表明,热解的摩擦系数明显低于等温解的摩擦系数,当进一步考虑流体的非牛顿效应时,不仅温升的结果更为符合实际,摩擦系数也更接近试验结果。     

非比例循环塑性和循环粘塑性本构描述的某些新进展

金属材料循环塑性本构方程和循环粘塑性本构方程是固体力学中近１０多年来一个十分重要的领域。本文评述了金属材料非比例循环塑性界限面本构理论、内时理论和循环粘塑性本构理论及其某些进展，对某些模型中非比例度定义，材料在复杂应变幅值历史、非比例循环加载历史以及其它历史下的强化规则和流动规则进行了分析与评价，在此基础上对循环本构理论的发展趋势提出自己的看法。     

基于黏弹性的微注射成型流动模拟

应用有限元方法研究了微注射成型中瞬态、可压缩、非牛顿熔体流动的黏弹性对流动前沿及流动平衡的影响。基于Phan-Thien-Tanner模型建立了熔体流动的本构方程,利用Hele-Shaw假设和简化建立了瞬态、可压缩、非牛顿熔体流动的连续性方程、动量方程、能量方程;为了有效地描述微注射成型的尺寸效应,采用了边界滑移和表面张力边界条件。通过分部积分和待定系数法导出了带有边界信息的变分方程和求解应力分量的半解析公式,构造了有限元离散求解及超松驰迭代算法。模拟结果表明:熔体的黏弹性对浇口附近的压力和后续的熔体流动前沿有重要影响;与黏性模型相比,黏弹性模型可以控制模拟压力的快速增长,减少不同型腔之间的充填差异,与短射实验结果也更吻合。     

流体动力润滑油膜破裂的热力学失稳机理

分析了流体动力学润滑过程中的热量传递及对润滑剂流变特性的影响,得出了流体动力润滑油膜发生热力学失稳的条件,建立了描述润滑剂温度非牛顿效应的本构方程数值计算结果表明,由于温度的影响,流体动力润滑油膜存在最大承载能力;在临界状态,微小的扰动将会引起油膜失稳而丧失承载能力。初步揭示了流体动力学力润滑膜破失效的内在力学机制。     

土体颗粒物流动物质点法模拟的弹塑性和非牛顿流体本构模型比较研究

土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。     

非均匀弹性双曲冷却塔的动力计算

本文分析讨论了工程中钢筋混凝土结构的材料特性,提出了一种考虑非均匀配筋的钢筋混凝土材料本构关系——非均匀弹性本构方程。在此基础上,本文又进一步研究了混凝土出现裂纹后的钢筋混凝土材料本构关系式,提出了一种计算混凝土具有局部裂纹群的钢筋混凝土材料本构方程式。 根据文中所提的本构方程,本文采用轴对称有限单元对双曲冷却塔的动力特性、阵风响应分别作了计算,其数值结果同分别按等效各向同性、正交各向异性所计算得到的结果进行了对比,比较结果表明,这三种模型除了频率比较相近之外,振型和风振系数都有较大的差异。     

非牛顿流体的一些本构方程

非牛顿流体可分成四类:(1)无弹性流体,其粘度不是常量的流体;(2)具有屈服应力的流体;(3)具有各种弹性特性的流体;(4)触变流体。本文讨论了上面四类流体的一些本构方程,并且论述了这些本构方程的适用性及其应用条件,还给出了出现在这些本构方程里的一些参量的数值。     

正弦应变下聚合物熔体的非仿射网络结构模型

在正弦应变作用下，假设聚合物熔体的缠结网络形变是非仿射的，运用瞬态网络结构原理，并对上随机Maxwell本构方程加以改进，从而得到一个于振动剪切作用下的聚合物熔体的非仿射网络结构模型，并且在一种合理的初始简化条件下对模型进行数值分析，将理论预测值得实验值进行比较后得知二具有较好的吻合性，同时，通过比较得知所建立的非仿射网络结构本构方程比仿射网络结构本构方程的精确度要高。     

SnPb钎料合金的粘塑性Anand本构方程

采用统一型粘塑性本构 Anand方程描述了电子封装焊点 Sn Pb钎料合金的非弹性变形行为 ,基于 Sn Pb 合金的弹塑性蠕变本构方程和实验数据 ,确定了6 2 Sn36 Pb2 Ag、6 0 Sn40 Pb、96 .5 Sn3.5 Ag和 97.5 Pb2 .5 Sn四种钎料合金 Anand方程的材料参数 ,验证了粘塑性 Anand本构方程对 Sn Pb合金在恒应变速率和稳态塑性流动条件下应力应变行为的预测能力。结果表明 ,Anand方程能有效描述 Sn Pb钎料的粘塑性本构行为 ,并可应用于电子封装 Sn Pb焊点的可靠性模拟和失效分析     

计算流体力学是一种工程工具吗?

引言理论流体力学的基础,是描述流体运动物理性质的一组守恒方程。这些方程有:(1)质量守恒;(2)F=ma(牛顿第二定律);(3)能量守恒。这些方程也描述整个空间和时间内流体的压力、温度、密度、速度等的变化。它们的最...     

聚合物熔体的非仿射网络结构模型及其数值解

假设聚合物熔体的缠结网络形变是非仿射的，运用瞬态网络结构原理。并利用Liu提出的动态速率方程以及上随体Maxwell本构方程来建立一个适合于振动剪切作用下的聚合物熔全非仿射网络结构模型。利用这一模型来研究振动剪切作用下LDPE和HDPE熔体的流变行为。研究表明，在一种合理的初始简化条件下可以获得模型的数值解。将理论预测值与实验值进行比较后得知二者具有良好的吻合性，从而简化了模型的计算过程。同时，通过比较得知所建立的非仿射网络结构本构方程比仿射网络结构本构方程的精确度要高，而且在振动力场作用下。具有长支链的LDPE熔体有少量的非仿射网络形变，而没有长支链的HDPE熔体则有较多的非仿射网络形变。因此在建立振动力场作用下聚烯烃熔体本构方程时应充分考虑聚合物熔体网络的非仿射形变。     

平移断层的倾角对地震产生的影响

利用边界单元法和滑移弱化摩擦本构关系分析了平移断层上地震的产生。从依赖于速率和状态的摩擦本构关系出发,通过忽略速度的影响得到了滑移弱化摩擦本构关系。建立了两种本构关系之间的联系,使得在两种模型中可以使用共同的参数。通过将地球表面模拟成一个包含在无穷大弹性介质中的无穷大裂纹,已有的边界积分方法可以直接用来分析断层的滑移。由于断层上的摩擦本构关系的非线性,得到的方程也是非线性的,采用牛顿迭代法进行求解。通过数值计算得到了平移断层上滑移位移、速度及摩擦力的分布规律。考察了平移断层的倾角对地震产生的影响,计算结果表明断层的倾角越小,地震产生的位置离地球表面越近且地震产生所需滑移的时间越短。     

基于内变量理论的一种广义粘弹性本构方程

以Ｂｉｏｔ理论为基础，将弹性应变与非弹性尖变均取作状态为量，引入耗散势，建立了一种率相关非弹性本构关系及演变方程，进而导出一种广义的粘弹性本构方程。     

基于Maxwell-Rivlin-Ericksen理论的MRM本构关系的算法探究

从Maxwell电磁场理论出发,得到磁流变材料的电磁学本构方程,基于Rivlin-Ericksen理论,结合质量守恒定律及动量守恒定理,提出了普适的磁流变材料Cauchy应力σ的一种本构关系.与牛顿粘性流体及热力学第二定律相结合确定了算法中磁流变材料本构关系的基本参数.以平行板间磁流变材料运动为算例,计算结果验证了本模型切实有效.最后与美国Lord公司配置的典型磁流变材料MRM-132LD结果进行比较,结论吻合良好,希望该工作能有力推动磁流变材料的迅猛发展.