《应用数学和力学》第27卷总目次（2006年）

AF·A·阿布德_萨兰姆见:Y·A·阿布德尔_阿齐兹8(923)Y·A·阿布德尔_阿齐兹M·H·耶赫亚F·A·阿布德_萨兰姆M·纳德万在重力场和磁场影响下自旋刚性航天器的周期运动8(923)A·阿利欧谢B·费瑟在两个完备紧致度量空间上满足隐含关系映射的不动点定理9(1065)B白冰变温度荷载作用下半无限成层饱和介质的热固结分析11(1341)白长青许庆余张小龙考虑径向内间隙的滚动轴承平衡转子系统的非线性动力稳定性2(159)鲍麟胡劲松余永亮程鹏续伯钦童秉纲昆虫翼拍动中受载变形的粘弹性本构模型6(655)W·鲍尔森G·施奈通带斜拉索的索结构的特征频率…     

有限变形热粘弹性本构关系的内变量理论 *

基于非平衡态热力学理论 ,提出了一个新的有限变形热粘弹性本构关系 .在定容比热为常数的条件下 ,给出了热学效应和力学效应之间具有解耦形式的自由能表达式 .通过对固体高聚物细观变形机制的分析 ,引进了相应的内变量 ,并在此基础上建立了计及温度效应的有限变形粘弹性本构关系的内变量理论 .此外 ,还推导了参考构形中分子网络具有随机取向分布时本构关系的具体表达式 .讨论了温度变化对松弛时间的影响 .将自由能展开为内变量二次式的粘弹性本构理论仅仅是一种线性化近似 .     

损伤粘弹性Timoshenko梁的拟静态力学行为分析

从考虑损伤的粘弹性材料——一种卷积型本构关系出发,应用Timoshenko梁的基本变形假设,建立损伤粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型.分析了损伤粘弹性Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为,在Laplace域中得到了挠度和损伤的解析表达式．应用数值逆变换技术,考察了材料粘性参数对梁的挠度和损伤的影响,得到不同时刻损伤和挠度随时间的变化曲线．     

损伤粘弹性力学的广义变分原理及应用

从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型．应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理．把它们应用于带损伤的粘弹性Timoshenko梁,得到了Timoshenko梁的统一的运动微分方程、初始条件和边界条件． 这些广义变分原理为近似求解带损伤的粘弹性问题提供了一条途径．     

饱和多孔介质粘弹性理论

本文讨论了饱和多孔介质的粘弹体本构关系。把Lee的弹性和粘弹性比拟理论,拓展到饱和多孔介质领域内。用比拟理论解出了饱和粘性土的常载和变载的一维固结问题,并利用比拟理论的属性,可以由简单的粘弹性本构关系来推求复杂的本构关系,得到了粘弹性地基上的粘弹性梁板问题的解答。由此初步形成了饱和多孔介质粘弹性比拟法的完整理论。     

轴向运动粘弹性板的横向振动特性

研究了轴向运动粘弹性矩形薄板的动力特性和稳定性问题．从二维粘弹性微分型本构关系出发,建立了轴向运动粘弹性板的运动微分方程．采用微分求积法,对四边简支、一对边简支一对边固支两种边界条件下粘弹性板的无量纲复频率进行了数值计算．分析了薄板的长宽比、无量纲运动速度及材料的无量纲延滞时间对其横向振动及稳定性的影响．     

熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩

采用计算流体力学方法研究熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩．结果表明,悬停时,每1个翅膀运动参数主要控制1个或2个气动力和力矩．当左右翅运动学参数对称变化时,改变拍动幅角（或拍动频率）主要可使垂直力改变．改变平均拍动角主要可使俯仰力矩改变．改变拍动攻角,上拍和下拍攻角等值同向变化时,主要可使垂直力改变;等值反向变化时,主要可使水平力改变．改变转动模式,当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相同变化时,主要可使垂直力改变;当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相反变化时,主要可使水平力和俯仰力矩改变．改变转动时间对气动力和力矩几乎无影响．当左右翅运动学参数反对称变化时,改变拍动幅角（或拍动频率）主要可使滚转力矩改变．改变拍动攻角,上拍和下拍攻角等值同向变化时,主要可使滚转力矩改变;等值反向变化时,主要可使偏航力矩改变．改变转动模式,当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相同变化时,主要可使侧向力和滚转力矩改变;当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相反变化时,主要可使偏航力矩改变．改变翅膀运动参数可分别控制3个方向的力矩及垂直力．改变拍动角可以改变垂直力;改变拍动角的平均位置可以改变俯仰力矩;反对称改变左右翅的拍动攻角可以改变滚转力矩;反对称改变拍动起始时刻可以改变偏航力矩．通过对翅膀运动参数的适当调整熊蜂即可实现快速转弯飞行．     

PTFE膜材的应力松弛性能及预测模型分析

对建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材进行了5种温度(23,40,50,60,70℃)下的单轴应力松弛试验,考虑了初始拉伸速度(2,5,10,20 N/s)对于膜材应力松弛性能的影响,分析得到了材料的松弛模量变化规律,采用几种常见的粘弹性本构关系模型对试验曲线进行了拟合对比分析.研究发现PTFE膜材表现出了明显的应力松弛特性,且受温度和初始拉伸速度影响较明显;随温度的增加,膜材的应力松弛速度越快,最终稳定应力值越大;随着初始拉伸速度的增加,最终稳定应力值越小,应力松弛速度基本相同;大部分粘弹性本构关系模型能够对PTFE膜材的应力松弛行为做出较好的预测,少量模型预测效果较差,这主要与本构关系模型的组成形式有关系.     

有限变形下的混凝土动态本构关系研究

讨论有限变形和小变形假设下本构关系的区别,并将其运用于混凝土的弹-粘塑性本构关系研究,提出了一个应变率相关的动态力学模型．模型基于Ottosen的4参数屈服准则,分别考虑混凝土在硬化阶段和软化阶段加载面的不同变化规律,建立冲击荷载下的混凝土本构关系．该模型可以应用于冲击载荷下混凝土材料响应的模拟．引进Green-Naghdi客观率建立有限变形的混凝土模型．根据大量实验结果对应变率和材料强度的关系提出合理假设,使模型可以反映混凝土大变形的动态力学行为,为相关工程问题的研究提供有益的思路和有效的工具．     

具有主动约束层阻尼板的振动杂交控制*

本文研究了局部附加主动约束阻尼层(LACL)板的主、被动杂交控制问题.基于弹性、粘弹性、压电材料的本构关系,建立了系统的控制方程.利用Galerkin方法和GHM方法将偏微分方程转换为维数不高的常微分方程组,应用LQR方法进行了数值模拟.计算结果表明,这种主动和被动结合的杂交控制方式具有良好的控制效果.     

昆虫拍动翅的非定常变形对其气动力的影响

通过在动态变形网格上求解N-S方程的方法,研究了昆虫拍动翅的非定常变形对其气动力的影响．其中,拍动翅的扭转变形对气动力影响很小,拱形变形则会产生显著的影响,扭转和拱形组合变形的效果与拱形变形单独的效果基本相同．在6%拱形和20度扭转组合变形的情况下（此为对大量昆虫观察所得到的典型值）,相对于无变形平板翅,升力增加了10～20%,升阻比增加了约10%．翅膀的变形可增大最大升力系数;同时,可减小飞行的能耗,例如,对于做悬停飞行的熊蜂,其翅膀的动态变形（6%拱形和20度扭转组合变形）使其飞行中的能耗比无变形情况降低了约16%．     

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．     

Simulation of Aerodynamic Performances of Flexible Flapping Wing Airfoils北大核心CSCD

与固定翼相比,在低速、小Reynolds数条件下,扑翼飞行具有显著的气动性能优势,受到越来越多的重视。然而,目前对扑翼翼型的研究以刚性翼型为主,对柔性翼型气动性能认识还不清楚。该文建立了柔性椭圆翼型的流固耦合仿真模型,分析了不同风速、迎角下柔性椭圆翼型的周围流场、变形以及气动性能。仿真结果表明,较刚性翼型,柔性翼型延缓了尾涡脱落时间,有效降低升力扰动振荡频率;柔性翼型显著抑制了尾流流场的扰动,降低升力扰动振荡幅值,合适的弹性模量翼型使得扰动振荡完全消除。研究结果可为软飞行器气动设计提供参考。     

Flight Control of Biomimetic Air Vehicles Using Vibrational Control and Averaging

A combination of vibrational inputs and state feedback is applied to control the flight of a biomimetic air vehicle. First, a control strategy is developed for longitudinal flight, using a quasi-steady aerodynamic model and neglecting wing inertial effects. Vertical and forward motion is controlled by modulating the wings’ stroke and feather angles, respectively. Stabilizing control parameter values are determined using the time-averaged dynamic model. Simulations of a system resembling a hawkmoth show that the proposed controller can overcome modeling error associated with the wing inertia and small parameter uncertainties when following a prescribed trajectory. After introducing the approach through an application to longitudinal flight, the control strategy is extended to address flight in three-dimensional space.     

Application of fractional algorithms in the control of a robotic bird

In this paper, it is studied the dynamics of the robotic bird in terms of time response and robustness. It is analyzed the wing angle of attack and the velocity of the bird, the tail influence, the gliding flight and the flapping flight. The results are positive for the construction of flying robots. The development of computational simulation based on the dynamic of the robotic bird should allow testing strategies and different algorithms of control such as integer and fractional controllers.     

A viscoelastic constitutive modeling of rubber-like materials with the Payne effect

This paper aims to present a viscoelastic constitutive model of rubber-like materials, which can capture the Payne effect under dynamic cyclic loadings. The Payne effect is induced by a damage process of bond rupture inside the rubber-like materials, which leads to the storage and loss moduli changing with the dynamic strain amplitude. A viscoelastic constitutive relation is established based on the nonequilibrium thermodynamics for the rubber-like materials by constructing the Helmholtz free energy as the superposition of a hyperelastic model and a convolution viscous model. The neo-Hookean hyperelastic model and the convolution viscous model in terms of the Prony series are then employed in a modification that the material parameters concerned are treated as internal variables and can be identified through a simple but effective approach. At last, the Payne effect is effectively predicted in a good agreement with experimental results.     

Hybrid adaptive control of a dragonfly model

Dragonflies show unique and superior flight performances than most of other insect species and birds. They are equipped with two pairs of independently controlled wings granting an unmatchable flying performance and robustness.In this paper, it is presented an adaptive scheme controlling a nonlinear model inspired in a dragonfly-like robot. It is proposed a hybrid adaptive (HA) law for adjusting the parameters analyzing the tracking error. At the current stage of the project it is considered essential the development of computational simulation models based in the dynamics to test whether strategies or algorithms of control, parts of the system (such as different wing configurations, tail) as well as the complete system. The performance analysis proves the superiority of the HA law over the direct adaptive (DA) method in terms of faster and improved tracking and parameter convergence.     

具有分数导数本构关系的粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析

利用粘弹性材料的三维分数导数型本构关系,建立粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型;分析Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为,得出了问题的解析解,考察了一些材料参数对梁的挠度的影响。基于模态函数讨论了粘弹性Timoshenko梁在横向简谐激励作用下的动力响应,并考察了剪切和转动惯性对梁振动响应的影响。     

An internal-variable theory of thermo-viscoelastic constitutive relations at finite strain

Based on the nonequilibrium thermodynamic theory, a new thermo-viscoelastic relation at finite strain is proposed. Under the assumption that the specific heat at a fixed strain and fixed internal variables can be regarded as a constant, a new expression for the free energy which decouples the mechanical and the thermal effects is derived. Through an analysis of the mesoscopic deformation mechanism of solid polymers, a set of internal variables is introduced, and an internal-variable constitutive theory in thermo-viscoelasticity at finite strain is formulated. An explicit expression of a thermoviscoelastic constitutive relation is obtained for solid polymers in the case where their molecular network has a randomly oriented distribution function at reference configuration. Moreover, the relationship between the relaxation time and the temperature is also discussed. The viscoelastic constitutive theory proposed in reference is only a linear approximation of the present theory.