纤维取向对C／C复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

采用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下纤维取向对C／C复合材料与40Cr钢摩擦副摩擦磨损特性的影响．结果表明：随着载荷增加，纤维轴向与滑动方向一致（X方向）时的摩擦系数较垂直滑动方向／摩擦表面（Y／Z方向）时的变化幅度低，X方向试样基体炭的磨屑损耗快，磨损较大；Y／Z方向试样基体炭的磨屑移动能力低，易堆积成膜，但在高载荷下纤维易被剪切．对于全光滑层热解炭材料，随着载荷增加，其X方向的磨损体积损失在0．4266～0．997mm^3之间，Y方向的磨损体积损失在0．448～1．020mm^3之间，而Z方向的磨损体积损失在0．349～1．420mm^3之间；对于全树脂炭材料，X方向的磨损体积损失随载荷增加在0．429～1．134mm^3之M波动，而Y方向的磨损体积损失在0．237～0．981mm^3之间变化．     

汽缸结构上下缸接触的有限元分析

采用有限元软件MSC／NASTRAN计算分析了汽轮机汽缸结构上下缸接触状态的应力分布和变形．分析了汽缸在温度场作用下以及温度场同内压联合作用下的应力分布情况，重点分析上下半缸的螺栓连接面——中分面上的应力和变形情况．建立了气缸三维实体有限元分析模型，并对每根连接螺栓均建立了模拟模型．分析结果表明，同内压引起的应力相比，热应力是缸体中应力的主要成分．当内外壁温差达到100℃时，缸体中最大应力为1230MPa，出现在约束处应力集中部位，缸体绝大部分应力水平在600-700MPa；汽缸外壁温度为250℃时，缸体中最大应力为1080MPa，缸体绝大部分应力水平在100MPa，得出减小汽缸内外壁的温差能有效减小缸体中应力的结论．分析表明，缸体轴向最大伸长量为2．55mm，横向最大变形为2．02mm．Z向最大位移为1．24mm．中分面有分离，但分离程度较小，分离值均在10^—3mm量级上．     

涂层表面粗糙性对流体噪声的影响

在铝合金回转体表面涂上一定粗糙度的低表面能涂层，涂层表面的不平度平均高度在６．３～１０．０μｍ时，涂层模型表面为光滑水力壁，这时表面粗糙所引起的那部分流噪声可忽略不计．在光滑（Ｒｚ＝３．２～６．３μｍ）的铝合金模型表面喷涂涂层后，涂层表面较粗糙（Ｒｚ＝１０．０～２０．０μｍ）时，同样在相应的频率范围内涂层模型仍有降噪的效果，而且对不同涂层材料其表面粗糙度对流噪声的影响也不相同．     

胶原对生物组织的增强作用

胶原纤维对生物组织起一种拉伸增强作用．它们的功能可用三种组织的性质来说明：腱、关节软骨和椎间盘．腱在人体的关节周围将肌肉与骨连接在一起．关节软骨覆盖在大部分关节骨的端部表面，椎间盘则连接着脊椎骨使得它成为一种柔性结构．增强度β由组织中胶原的体积分量所定义和确定．增强效应系数η，则依赖于纤维的取向．在键中纤维是波形的．腱的变形的第一步主要是拉直波形纤维以增加η值．其结果是，当应变在低应变值时，应力会迅速增加．当波形纤维被拉直时，η＝１．关节软骨足以支持着外加的压缩是因为它本身具有高的内部膨胀压力．胶原纤维能增强组织则是因为它们的取向使得它们的应变适于这种压力．椎间盘大致是柱状的，它们由内核区和包围内核的环状结构组成．这些环状结构由胶原层组成，每一层内的胶原纤维是平行的，但都与脊椎轴倾斜成一定角度．扭转和弯曲牵伸一些纤维，这种纤维增强了椎间盘．由于不是所有的纤维被牵伸，故所施的压力并不是均匀分布的．于是，扭转和弯曲是潜在的损伤力．椎间盘的压缩使所有的纤维受力．外部压缩会损伤脊椎的骨头而无损于环状结构．     

光弹贴片法在混凝土裂缝扩展过程研究中的应用

采用光弹性贴片法对平面尺寸为３．６×３．０，３．０×２．５，２．４×２．０，１．８×１．５，１．２×１．０，０．６×０．５ｍ＾２的巨型紧凑拉伸试件预制裂缝的起裂，稳定扩展至失稳破坏的全过程进行了系统的研究，实验结果表明，在试件高达１米以上的实验范围内，失稳破坏前裂缝稳定扩展长度几乎是一个稳定的常数值，且与试件初始缝长ａｏ无关。还发现，宏观裂缝的起裂早晚与初始缝长ａ０有关。     

宾汉流体阻力近似解公式精度的优化提高

针对前苏联学求解宾汉流体布金汉方程的阻力近似解公式，其与精确解最大偏差为6．7％，首次通过数学分析和三维优化计算，改变公式中的参数，使偏差大幅度降低．偏差是参数和核心流相对半径r^-O的函数，用极限判定了在r^-O闭区间内的连续性和间断点，为降低偏差提供了依据．绘制了偏差三维变化图，应用切片平面解决了多峰曲面的极值问题．最终优化出的参数使公式的最大偏差为2．6％，比6．7％降低了4．1％，优化后的公式，在管道输送阻力计算中更有实用价值．     

心脏作功的动力学过程──考虑动功率的最小功原理

心脏最小功原理是描述心脏做功动力学过程的一种有效模型，在文献［１］中，作者在忽略心脏动功率前提下，给出了心脏做功动力学过程的解析解．但由于动功率在心脏整个做功过程中，特别是在某些病理状态下，占有相当比例，因此，在分析心脏动态做功过程时，应该考虑心脏的总体对外做功．当计入动功率后，方程由原来的线性变成非线性，问题复杂许多，已无法应用原来的解析方法．本文在牛顿法的基础上，得到一种考虑动功率项求解非线性方程组的方法．实例计算表明该方法收敛速度快，所得结果与动物实验相符合．从而使得最小功原理的计算得到完善，为进一步研究心脏做功的动力学过程奠定理论基础．     

IUPAC-LDPE的流变性测试实验之间的相对滑动

以IUPAC—LDPE熔体在150℃下详细的流变学表征实验和毛细管挤出实验为基础考察了该熔体在挤出实验中的滑动问题．根据相对滑动特性给出了判断相对滑动存在和计算相对滑动速度的方法．用Wagner模型，PSM模型和Osaki模型计算的表观剪切速率，在10s^-1时的毛细管壁面剪切应力比毛细管挤出实验给出的应力值高出约15％-17％，这个结果意味着IUPAC—LDPE熔体在挤出实验中存在滑动现象．在表观剪切速率为0．1，1．0和10s^-1时，挤出实验条件下的流动与根据在旋转流变仪上测定的流变特性用PSM模型计算的流动相比，它们之间存在的相对滑动速度分别为0．004，0．071和1．343mm／s．用Wagner模型和Osaki模型计算的相对滑动速度与PSM模型的结果相近．     

亚微米氮化钛膜的纳米压痕和划痕测定

采用等离子电弧沉积的方法，分别在GT35和40CrNiMo钢上沉积厚约为0．5μm的氮化钛(TiN)膜．为了筛选基材，采用纳米压痕和划痕技术，评价膜基界面结合和固体润滑效果．纳米压痕结果，GT35，40CrNiMo和TiN的纳米硬度／弹性模量的典型值分别约为11．5GPa／330GPa，6．0GPa／210GPa，30GPa／450GPa．纳米划痕结果，GT35有较理想的膜基结合能力；GT35，40CrNiMo，TiN及其有机膜的摩擦系数分别约为0．25，0．45，0．i5，0．i0．同40CrNiMo相比，GT35是较为理想的基体材料．纳米压痕和划痕技术能提供丰富的近表面的弹塑性变形、断裂和摩擦等的信息，是评价亚微米薄膜力学性能的有效手段．     

简讯：Journal of Fluid Mechanics创刊50周年

流体力学杂志“Journal of Fluid Mechanics”由剑桥大学教授George Batchelor在1956年5月创办，在国际流体力学界享有很高的学术声望，被公认为是流体力学最著名的学术刊物之一，2005年的影响因子为2．061，雄居同类期刊之首．在它创刊50周年之际，2006年5月JFM出版了第554卷的纪念特刊，其中刊登了现任主编（美国西北大学S．H．Davis教授和英国剑桥大学T．J．Pedley教授）合写的述评：“Editorial：JFM at50”，以JFM为背景，从独特的视角对近50年来流体力学的发展进行了简明的回顾和展望，并归纳了一系列非常有启发性的有趣统计数字．2006年7月21日在剑桥大学应用数学和理论物理研究所（DAMTP）举行了创刊50周年的庆祝会．下午2点，JFM的新老编辑和来宾会聚一堂，Pedley教授致开幕词，其后是5个精彩的报告：The mysterious rattleback and its fluid counterpart（Keith Moffatt），Developments in shear instabilities（Patrick Huerre），Falling clouds（Elisabeth Guazzelli），Ecotectural fluid mechanics（Paul Linden），The success of JFM（Herbert Huppert），最后由Davis教授致闭幕词．     

Multigrid solution of compressible turbulent flow on unstructured meshes using a two-equation model

The steady state solution of the system of equations consisting of the full Navier-Stokes equations and two turbulence equations has been obtained using a multigrid strategy on unstructured meshes. The flow equations and turbulence equations are solved in a loosely coupled manner. The flow equations are advanced in time using a multistage Runge-Kutta time-stepping scheme with a stability-bound local time step, while the turbulence equations are advanced in a point-implicit scheme with a time step which guarantees stability and positivity. Low-Reynolds-number modifications to the original two-equation model are incorporated in a manner which results in well-behaved equations for arbitrarily small wall distances. A variety of aerodynamic flows are solved, initializing all quantities with uniform freestream values. Rapid and uniform convergence rates for the flow and turbulence equations are observed.     

Another form of equations of motion for constrained multibody systems

This paper presents a new and simplified set of explicit equations of motion for constrained mechanical systems. The equations are applicable with both holonomic and nonholonomic systems and the constraints may, or may not, be ideal. It is shown that this set of equations is equivalent to governing equations developed earlier by others. The connection of these equations with Kane's equations is discussed. It is shown that the developed equations are directly applicable with controlled systems where the controlling forces and moments may be subject to constraints. Finally, a procedure is presented for determining which control force systems are equivalent. Examples are presented to demonstrate the advantages, features, and range of application of the equations.     

多体系统指标2运动方程HHT方法违约校正1）

采用Cartesian绝对坐标建模方法,完整约束多体系统运动方程是指标3的微分--代数方程（differentialalgebraic equations,DAEs）,数值求解指标3的DAEs属于高指标问题,通过对位置约束方程求导,可使运动方程的指标降为2.位置约束方程求导得到的是速度约束方程.直接求解指标3的运动方程,速度约束方程得不到满足,而且高指标DAEs的数值求解存在一些问题.论文首先采用HHT（Hilber--Hughes--Taylor）直接积分方法求解降指标得到的指标2运动方程,此时速度约束方程参与离散计算,从机器精度上讲速度约束自然得到满足,而位置约束方程没有参与计算,存在“违约”.针对违约问题,采用基于Moore--Penrose广义逆理论的违约校正方法,消除位置约束方程的违约.指标2运动方程HHT方法违约校正,将HHT方法和违约校正方法很好地结合,在数值求解指标2运动方程的过程中,位置约束方程和速度约束方程都不存在违约问题,而且新方法没有引入新的未知数向量,离散得到的非线性方程组的方程数量与原指标2运动方程的方程数量相同,求解规模没有扩大.新方法的实用和有效性通过算例的数值实验得到验证,数值实验也说明新方法保持了HHT方法本身具有的数值阻尼可以控制和二阶精度的特性.最后从非线性方程组的求解规模和计算速度上与其他方法进行了比较分析,说明新方法的优势所在.     

压电复合材料层合梁的分岔、混沌动力学与控制

研究了简支压电复合材料层合梁在轴向、横向载荷共同作用下的非线性动力学、分岔和混沌动力学响应. 基于vonKarman理论和Reddy高阶剪切变形理论,推导出了压电复合层合梁的动力学方程. 利用Galerkin法离散偏微分方程,得到两个自由度非线性控制方程,并且利用多尺度法得到了平均方程. 基于平均方程,研究了压电层合梁系统的动态分岔,分析了系统各种参数对倍周期分岔的影响及变化规律. 结果表明,压电复合材料层合梁周期运动的稳定性和混沌运动对外激励的变化非常敏感,通过控制压电激励,可以控制压电复合材料层合梁的振动,保持系统的稳定性,即控制系统产生倍周期分岔解,从而阻止系统通过倍周期分岔进入混沌运动,并给出了控制分岔图.      

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.     

半圆环截面细环壳的屈曲

本文由Sanders非线性平衡方程和Koiter小应变协调方程推导出细环壳的非线性微分方程和稳定方程。用伽辽金法求解了静水压或边界载荷作用下的半园环截面细环壳的稳定方程。对于不同的边界条件及一系列几何参数,计算得到了临界载荷及屈曲模态。     

论庞加莱-契达耶夫方程

研究表明：庞加莱－契达耶夫正则方程是非正则变量下相当普遍的哈密顿方程．这表明，多余坐标下的广义拉格朗日方程和广义哈密顿方程（其阶数低于带有不定乘子的方程），以及准坐标下的欧拉－拉格朗日方程，都是庞加莱－契达耶夫方程的特殊情况；从而，可将其理论推广到上述系统．而且还研讨了庞加莱－契达耶夫方程在非完整系动力学中的应用问题．     

Off-center impact of an elastic column by a rigid mass

Based on the Timoshenko beam model the equations of motion are obtained for large deflection of off-center impact of a column by a rigid mass via Hamilton's principle. These are a set of coupled nonlinear partial differential equations. The Newmark time integration scheme and differential quadrature method are employed to convert the equations into a set of nonlinear algebraic equations for displacement components. The equations are solved numerically and the effects of weight and velocity of the rigid mass and also off-center distance on deformation of the column are studied.     

Bulk equations and Knudsen layers for the regularized 13 moment equations

The order of magnitude method offers an alternative to the Chapman-Enskog and Grad methods to derive macroscopic transport equations for rarefied gas flows. This method yields the regularized 13 moment equations (R13) and a generalization of Grad’s 13 moment equations for non-Maxwellian molecules. Both sets of equations are presented and discussed. Solutions of these systems of equations are considered for steady state Couette flow. The order of magnitude method is used to further reduce the generalized Grad equations to the non-linear bulk equations, which are of second order in the Knudsen number. Knudsen layers result from the linearized R13 equations, which are of the third order. Superpositions of bulk solutions and Knudsen layers show good agreement with DSMC calculations for Knudsen numbers up to 0.5.