爆炸/冲击动力学学习研究中的若干疑惑

在爆炸/冲击动力学的学习研究过程中,“疑惑”是创新的前奏。本文中,与大家分享了我所经历的若干实例,包括:静力学平衡条件可以用于波传播分析吗？满足屈服条件（σ_eff=Y）就一定进入塑性了吗？ZWT方程的黏弹性松弛时间θ₁和θ₂为什么互相无关？有质量就有惯性吗？材料动态本构响应要考虑惯性效应吗？层裂是材料动态响应问题还是结构动态响应？塑性铰分析与波传播分析有相通的内在联系吗？     

冲击载荷下混凝土动态力学性能研究进展

系统总结了国内外研究者在混凝土动态抗压强度、抗拉强度和平板冲击实验研究方面所取得的最新进展,在此基础上分析了适用于冲击问题的混凝土本构模型的构建要素。对有代表性的用于数值模拟冲击问题的几个混凝土本构模型,如J-H模型、Forrestal模型、RHT模型和Malvar模型等。从极限面、状态方程以及损伤的定义及其演化等方面进行了深入分析,据此分析总结了混凝土动态本构模型的研究状况及发展趋势。     

爆炸与冲击问题的可视化研究

针对二维多物质流体弹塑性程序SMMIC(自行开发 )的结果 ,采用VisualC+ + 语言 ,自行开发设计了一个切实可行的二维爆炸场可视化工具软件 ,以此来研究二维爆炸与冲击数值模拟结果的可视化问题。对混凝土中的爆炸问题做了详细分析 ,对数值模拟结果进行了可视化处理 ,可视化的效果比较令人满意。从可视化的结果中不仅可以展现爆炸与冲击过程的整体概貌 ,而且可以清晰的显示爆炸与冲击过程的细微过程 (如爆炸场中冲击波遇障碍物后的反射、绕流及马赫反射等 )。     

爆炸力学数值模拟中本构建模问题的讨论

就爆炸力学数值模拟中的本构建模问题的有关内容作了讨论,包括:波传播研究与材料的动态特性研究的相互依赖、容变律与畸变律的解耦与耦合、率型本构关系与失效准则、应变率效应与温度效应的等效性、加载本构关系与卸载本构关系以及流变过程与损伤演化过程的耦合等,并展望了今后的有关发展动向。     

装置研制中爆炸力学的发展

介绍爆炸力学结合其他学科知识, 开展工程应用的理论和实验工作,进行爆炸装置的研究和设计.包括细观结构对材料力学性能的影响、金属自由面微喷以及多尺度数值模拟的应用.描述了作为应用基础学科的爆炸力学,在某些现代爆炸装置研制中多学科融合的爆炸力学将发挥重要作用.      

爆炸与冲击问题的大规模高精度计算

爆炸与冲击问题的数值模拟在国防和民用安全领域具有重要的工程实用价值.由于爆炸与冲击问题是一个多物质在高应变率、高温及高压条件下的强非线性的瞬态动力学问题,给数值模拟带来了很多的困难,为此,针对爆炸与冲击问题数值模拟中的一些关键和难点问题开展了研究.提出了三维非线性双曲守恒系统的伪弧长自适应网格算法,分析了算法的实现过程,数值结果表明该算法有效地提高了冲击波强间断处的分辨率.发展了针对气相爆轰数值模拟的附加龙格-库塔方法,对非线性对流项进行显示计算,化学反应源项进行半隐式计算,有效地解决了源项引起的刚性问题,计算结果表明该算法可以准确地捕捉和描述爆轰波的复杂结构和典型特征.针对三维工程实际物理问题中的大规模计算需求,给出了三维多物质流体动力学欧拉数值方法的并行化方法,开发了三维爆炸与冲击问题并行计算程序,并给出了针对该并行程序的测试方法.上述工作有利地解决了爆炸与冲击问题大规模、高精度计算中的一些难题.最后,开展了大口径聚能射流侵彻混凝土靶问题的数值模拟和实验研究,通过典型爆炸与冲击工程问题的计算验证了所研究数值方法的有效性.      

爆炸冲击震动模拟平台的研制

为了模拟核爆、化爆冲击震动环境,根据能量守恒和弹性碰撞原理,研制了悬挂式爆炸冲击震动模拟平台。该平台能够完成水平向和垂直向冲击试验,通过对锤重、锤高和垫层厚度等参数的合理选择,性能指标可达到:水平向冲击加速度峰值5~1 500 m/s2,作用时间50~4 ms;垂直向冲击加速度峰值10~1 000 m/s2,作用时间60~4 ms。性能试验表明,该平台能够为防护工程结构抗震及其他有关冲击振动问题的研究提供安全、方便、经济、可靠的试验手段。     

三维爆炸与冲击问题的可视化研究

结合爆炸与冲击物理现象的特点,对三维爆炸场的可视化进行了研究,在三维多流体网格法基础上自行研制了三维爆炸场的可视化工具软件ViSC3D。利用ViSC3D,对两种复杂边界的爆炸场进行了可视化,详细地展现了爆炸场的概貌和局部细节,表明该软件效果较好。     

首届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会报告综述

简要介绍了首届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会的情况,对与会学者所做的报告内容进行了总结.      

第二届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会报告综述

简要介绍了第二届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会的情况,概况总结了与会学者所做的报告内容. 报告包括 3 个特邀报告、14 个专题邀请报告和 24 个主题邀请报告,其中主题邀请报告分为爆轰和爆炸动力学、结构动力学和多尺度高性能计算、材料动力学和实验测试技术、复合材料结构的动态力学行为、轻质结构的吸能特性和优化设计等 5 个主题.      

关于计算爆炸力学的进展与现状

爆炸问题由于其强烈的非线性,绝大多数情况下不可能给出精确解,并且爆炸在极短的时间内完成强烈的物理过程,能通过实验获得的数据也有限.爆炸力学数值模拟及相关研究领域的工作极大地推动了爆炸力学学科以及武器装备的发展,本文主要对爆炸力学数值方法、材料动态本构模型以及相关工程应用进行评述.     

第三届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会报告综述

简要介绍了第三届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会的情况,概况总结了与会学者所做的报告内容. 报告包括 4 个特邀报告、19 个专题邀请报告和 17 个主题邀请报告,其中主题邀请报告分为爆轰和爆炸动力学、结构动力学和多尺度高性能计算、材料动力学和实验测试技术、复合材料结构的动态力学行为、轻质结构的吸能特性和优化设计等 5 个主题. 研讨会为从事爆炸与冲击动力学的青年学者开展学术交流、建立学术友谊、增强学术合作提供了优秀平台,对学科的建设和发展起到了积极推进作用.      

Birkhoff力学的研究进展

Birkhoff力学是Hamilton力学的一个自然发展,是分析力学发展的一个新阶段,它广泛应用于力学、物理学和工程.本文总结Birkhoff力学的形成和发展,特别是近二十年所取得的成就.首先,从Birkhoff的《动力系统》中的有关段落开始,叙述Birkhoff力学的起源.其次,叙述这个力学的基本原理——Pfaff-Birkhoff原理以及这个力学的基本方程——Birkhoff方程的形成和发展.第三,简述Birkhoff力学的一些专门问题,包括约束Birkhoff系统,Birkhoff方程的积分方法,Birkhoff动力学逆问题,Birkhoff方程的运动稳定性,Birkhoff系统的几何方法,Birkhoff系统的全局分析等.最后,对Birkhoff力学的未来研究提出一些建议.      

超晶格材料光电性能及其相关力学问题研究进展

超晶格材料是由两种或两种以上性质不同的薄膜交替生长而形成的人工周期性结构材料.超晶格材料中具有连续介质力学``小尺度效应'和量子力学``大尺寸量子效应'并存的现象.阐述了超晶格材料周期结构特征和制备技术,介绍了超晶格材料量子化能带结构及其奇异的光电特性.探讨了超晶格材料微观结构及其变形机理,归纳了超晶格材料量子化电子结构的几种常用计算方法,如紧束缚方法、赝势方法和k$ \cdot $p微扰方法等.重点介绍了外力场和应变对超晶格材料量子化电子结构及其光电性质影响,包括作者所在研究小组近期在端部摩擦、点载荷、有限界面和各向异性等对超晶格微观变形及其量子化电子结构影响的跨尺度一体化研究方面的最新工作进展.      

弹性与断裂力学复变方法研究进展——纪念弹性与断裂力学复变函数法提出100周年

1909年,俄国数学力学家哥洛索夫首先将复变函数方法应用于二维弹性力学问题,揭开了弹性力学复变方法研究的序幕.100年来,复变方法在求解弹性与断裂力学问题中取得了很大发展,特别在断裂力学中的应用尤为成功.2009年恰逢弹性力学复变方法提出100周年,该文试图总结100年来复变方法在经典断裂力学、复合材料断裂力学、新型材料断裂力学以及三维空间断裂问题中的发展与应用,以作纪念.     

A REVIEW ON RESEARCH ON DEVELOPMENT OF LIGAMENT CONSTITUTIVE RELATIONS ON MACRO, MESO, AND MICRO LEVELS

Ligaments are densely connective soft tissues capable of maintaining stability and function of knee joint.As an important factor,the constitutive relation of ligament would afect its biomechanics and further play an essential role in the research on ligament injury,healing and treatment.The objective of this paper is to provide an overview of the current research on ligament constitutive relations on the macro,meso,and micro levels as well as the anatomy and histological structure of ligament.Some studies of biomechanical behaviors during ligament injury and healing periods have also been investigated.Based on the research on ligament constitutive relation in the past three decades,a discussion of some research perspectives is also presented,such as a validated accurate measuring method of in situ strain in ligament,a new constitutive relation involving the distribution of ultra-structural properties,and a rational estimation of ligament injury and healing process by the change of its ultra-structural or histological characteristics.     

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随着寒区基础设施建设的需要,人们越来越发现有必要对冻结岩石力学问题进行深入的 研究. 本文对冻融环境条件下岩石力学问题的国内外研究现状进行回顾与分析,重点就作者 及同行们近年来在冻融环境条件下的岩石力学问题的研究成果进行总结与分析. 对相关需要 进一步深入研究的问题进行了展望分析,期望对岩石力学问题的拓展起到积极的作用.     

眼固体生物力学研究

眼是光转换的视觉器官, 通常考虑将其作为一个生物力学结构. 眼睛是眼内肌和眼外肌产生压力的系统, 具有复杂的内血管系统,产生流体和溶合物的传导系统. 从生物力学角度看, 眼存在固体生物力学、流体生物力学和生物传输等问题. 本综述中, 介绍眼睛有意义的生物固体力学各方面研究成果及尚待解决的问题, 其研究对象为巩膜、角巩膜、角膜、视网膜、筛板以及眼调节和老花. 回顾测量巩膜力学性质和角巩膜应力－应变性质模型的有关研究成果, 然后论述这些研究成果的应用.巩膜力学另一重要应用是对近视的了解, 即眼的轴长过长使长距离光线不能够清晰聚焦于视网膜而引起近视. 角膜生物力学一个显著的应用是预测激光切开剖面手术, 它将使屈光角膜手术达到最优的术后视敏度. 筛板是眼中最具有生物力学研究兴趣的组织之一, 它是跨过巩膜管的多孔的结缔组织. 推导出青光眼的视神经病的力学理论.证据表明围绕着睫状肌的结蹄组织发生变化可能妨碍它的自由收缩的能力, 因此老花的病理学原因可能是多因素的.