基于变分有限元方法的S809翼型的改进设计

翼氆的升力和阻力特性直接影响到叶轮机或机翼的性能,传统风力机翼型的外形是基于经验和半经验的方法得到,本文采用变域变分有限元方法,以NREL S809翼型为原形,通过改进其叶片表面的目标压力分布,进行该翼型的改进设计,并对新设计出的翼型在0°～20°攻角范围内进行CFD数值模拟,得到的结果与原始S809翼型在升阻力系数,...     

运动涡旋脉冲引起的光学畸变

 主要研究了气动噪声对光传输和成像的影响。流场求解采用法福尔平均N-S方程，并分别利用基于MUSCL格式的AUSMPW+分裂和二阶中心格式对流通量和粘性通量进行离散处理；用四步四阶Runge-Kutta格式对方程进行时间推进求解，采用J-B两方程模型并经Sarkar方法进行可压缩修正后用于湍流的数值模拟。采用基于光学传递函数的物理光学方法分析平均流动和湍流对光质的影响。研究表明：涡脉冲在运动过程中会引起光束沿涡脉冲运动方向产生较大的整体偏折，偏折幅度随时间而变，最大偏折幅度可以达到1.7 μrad；在与涡脉冲运动的垂直方向，整体偏折基本可以忽略不记。在涡脉冲横穿光束的过程中，平均流动会导致焦平面光强峰值有两次下降，平均流动对光强重新分布的影响比湍流脉动影响更强。涡脉冲在运动过程中，先导致光束能量在与涡脉冲运动垂直的方向上扩散，随后使之在涡脉冲运动方向上向外转移。因能量向外扩散，导致Strehl比在0.9 s时刻降低到0.60左右。     

基于积分方法的二维平行剪切层声远场预测

本文采用二维Ffowcs Williams＆Hawkings(FW-H)方程对平行剪切层远声场辐射特性进行了研究。近流场时间精确数据通过计算气动声学(Computational Aeroacoustics,CAA)技术数值模拟获得,声远场信息则通过FW-H方程对近流场内的可穿透积分面进行积分获得。该方法首先采用具有解析解的涡/尾缘干涉问题进行了校核,进一步采用CAA/FW-H匹配技术对二维平行剪切层声辐射问题进行了预测,计算结果表明,积分解与计算域内的CAA数值解吻合较好。     

拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性分析解

基于薄壳理论及ｄｕｇｄａｌｅ模型,建立了一套相当完整的拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解,该解包括裂纹扩展并可应用至裂纹断面完全塑性。     

材料的动态损伤和失效

本文对动载荷下材料内部损伤演化过程的研究进行了较为全面、系统的介绍和总结,并对现有的各种动态损伤模型(包括笔者所提出的模型)进行了必要的比较、讨论和评述。     

Fatigue damage behavior of a surface-mount electronic package under different cyclic applied loads

This paper studies and compares the effects of pull-pull and 3-point bending cyclic loadings on the mechanical fa- tigue damage behaviors of a solder joint in a surface-mount electronic package. The comparisons are based on experimental investigations using scanning electron microscopy （SEM） in-situ technology and nonlinear finite element modeling, respec- tively. The compared results indicate that there are different threshold levels of plastic strain for the initial damage of solder joints under two cyclic applied loads; meanwhile, fatigue crack initiation occurs at different locations, and the accumulation of equivalent plastic strain determines the trend and direction of fatigue crack propagation. In addition, simulation results of the fatigue damage process of solder joints considering a constitutive model of damage initiation criteria for ductile materials and damage evolution based on accumulating inelastic hysteresis energy are identical to the experimental results. The actual fatigue life of the solder joint is almost the same and demonstrates that the FE modeling used in this study can provide an accurate prediction of solder joint fatigue failure.     

炮管在新应力函数作用下的解析计算

为解决长期以来利用均布压力近似代替电磁发射炮管厚壁所受变力所造成的误差的难题,在三维空间提供了电磁发射炮管受双曲余弦函数载荷压力的数学模型,构造一个既满足边界条件,又满足双调和方程的特殊应力函数,推导出电磁发射炮管在柱面上受双曲余弦分布压力、端面上受常力时的解析解并导出电磁发射炮管所受压力沿轴向不变时的极限即为Lamè公式,又求出其解析解并解出电磁发射炮管所受压力沿轴向不变时的极限,通过记录电磁炮发射时炮管的应变值,比较其理论与实验结果,可以得出这两者有较高的吻合度。这为今后求解各类电磁发射炮管受任意分布压力作用的变形计算问题以及将其实践化以便延长炮管使用寿命。促进电磁炮的实用化进程提供理论依据,同时也为液压缸等轴对称圆筒件的应力分析奠定了理论基础。     

动态载荷下剪切变形局部化、微结构演化与剪切断裂研究进展

总结和评述了近年来金属与合金变形局部化的形成、微结构演化与剪切断裂方面作者和相关的研究工作成果. 材料包括低碳钢, SS304不锈钢, Fe-15%Ni-15%Cr单晶, Al-Li合金,α-Ti和Ti-6Al-4V, Al/SiCp复合材料等.综述内容主要包括:采用改进的Hopkinson扭杆装置,对剪切变形局部化形成、发展和演化过程进行了实验观察与数值模拟;采用"侧剖"与"对接"等定点方法制备电子显微镜薄膜试样,对剪切带内相变与再结晶、非晶转变、旋涡结构等动态变形现象,以及与宏观动态力学行为对应的位错胞的形成、发展和坍塌等微结构特征进行了观测;提出了应变和应变率同时作为剪切带形成的两个必要条件的直接实验证据;在剪切带内发现了α'$-马氏体相变现象,以及相变产物与母体之间的晶体学关系;通过位错单滑移或交滑移等微观剪切最后发展成为宏观剪切的机制;对剪切带内再结晶结构的观测和对再结晶动力学本构关系的定量描述;对剪切带特别是``白色'腐蚀带(或相变带)的形成机制的分析和新的解释,指出 ``白色'是带内亚结构取向趋于一致,其在光学或扫描显微镜下很难辨认这些亚结构的取向差所致,并非表明剪切带内一定发生了相变;通过截断实验和实时跟踪观测发现,剪切带内微裂纹的萌生与聚合是材料承载能力骤然下降并导致最后断裂的主控因素.此外,本文对近年来在准静态和循环加载下材料的局部化形变与剪切断裂的实验结果予以简要评述,指出其微观机制与动态载荷下的截然不同, 是由位错的平面滑移所控制的,与热效应无关的等温变形.      

焊接结构长寿命区疲劳累积损伤的概率模型

根据焊接结构在各种随机谱载荷下长寿命区疲劳试验的有关资料,对变幅载荷下焊接结构在长寿命区疲劳累积损伤的分布规律进行了统计分析,根据长寿命区疲劳高度离散性的特点,提出了一种变标准差的概率设计模型。     

结合并行策略与距离减缩法的搜索算法及其在CAA中的应用

为提高流场与声场信息传递效率,建立了一种耦合MPI并行策略与改进距离减缩法的搜索算法。在完成点搜索后,采用一种适合于结构和非结构网格的形函数插值算法进行流场插值,实现了流场信息从流场网格到声场网格的快速传递。针对网格点搜索算法效率的验证,选用二维30P30N三段翼为研究对象,在不同的子进程数下进行对比分析。结果表明,相对于传统的距离减缩算法,本文提出的改进算法能有效提高CAA网格点的搜索效率,并且效率随着子进程数的增加而提高。在此基础上,将建立的流场与声场信息传递技术模块应用于CAA方法中,并对二维NACA0012翼型的后缘噪声问题进行计算分析,计算结果反映基于流场与声场信息快速传递算法的CAA方法能有效模拟宽频气动噪声问题。