WAVE INTERACTION WITH DOUBLE-CYLINDER STRUCTURER WITH ARC-SHAPED POROUS OUTER WALL

应用比例边界有限元法（SBFEM）研究了短峰波与圆筒外接圆弧开孔结构物的相互作用．求解时将外接圆弧延伸构建一个虚拟圆,该圆的孔隙影响系数可由矩阵Go统一进行表达．整个流场可划分成一个有限域和一个无限域．SBFEM只需对虚拟圆边界进行离散,使空间维数降低一阶,在圆的半径方向保持解析,并且无限域处的辐射边界条件能自动满足．利用变分原理推导SBFEM方程,有限域和无限域分别采用贝塞尔函数和汉克尔函数作为基函数来求得对应域的解．将计算结果与解析解和其他数值方法进行了比较,验证了该方法是一种用很少单元便能得到精确结果的高效算法．进一步研究了诸如短峰波波向、结构的几何、材料参数等因素对结构所受波浪载荷及绕射波轮廓的影响,并进行了分析．     

频率约束板结构拓扑优化

本文利用ICM（独立、连续、映射）方法建立了频率约束下平板结构重量最轻的拓扑优化模型。采用指数函数作为单元重量、单元质量及单元刚度的过滤函数。通过瑞利商对刚度过滤函数倒变量的泰勒一阶展式,将频率约束近似显式化。利用对偶理论将含有大量设计变量的约束优化模型转化为易于求解的少设计变量拟无约束优化模型,通过序列二次规划将转化模型进行求解,提高了求解的效率。本文选择MSC.Patran&Nastran软件及PCL二次开发语言构架了平板结构频率约束拓扑优化问题的软件。数值算例表明：本文的方法具有迭代稳定性和收敛高效性。     

二维弹性新型快速多极虚边界元的最小二乘法

在虚边界元最小二乘法的方程求解中采用新型的快速多极展开和广义极小残值法,提出了一种二维弹性新型快速多极虚边界元最小二乘法的求解思想。基于二维弹性问题原有的快速多极虚边界元最小二乘法的展开格式,通过引入对角化的概念,以更新展开传递格式;相对于原有快速多极算法,该方法可进一步提高计算效率且仍能保证具有较高的计算精度。数值算例说明了该方法的可行性、计算效率、计算精度均较高。     

RESEARCH PROGRESS ON FULL-FREQUENCY PREDICTION TECHNIQUES OF SPACECRAFT＇S MECHANICAL ENVIRONMENT

航天器力学环境预示对于总体设计、结构与机构分系统设计是至关重要的,特别是对于首发型号,往往缺乏相似型号的遥测数据参考,使得有效的预示成为地面试验方案和试验条件确定的主要依据．航天器在发射段需要承受覆盖全频域的动态载荷,不同频段的载荷和结构振动响应特性差异很大,很难用单一的分析方法进行准确预示．本文分别针对航天器发射力学环境的低频、高频、中频3个频段,介绍了国内外航天器全频域力学环境预示的主要方法及其工程应用的研究进展,并提出了我国在该领域亟需解决的关键技术．     

岩石爆破开挖诱发振动的等效模拟方法

岩石爆破开挖过程中爆炸荷载的复杂性、岩石介质模型的多变性、本构方程的多样性、以及群孔爆 破模拟计算工作量巨大等诸多因素使得准确模拟爆破诱发的围岩振动存在较大的困难,鉴于此提出一种等 效数值模拟方法。根据爆破过程炮孔周围岩石破坏范围的空间分布特征,确定群孔起爆条件下爆炸荷载作用 的等效弹性边界;通过分析炸药起爆后炮孔空腔动力膨胀、岩体裂纹扩展、炮孔堵塞物运动以及爆生气体的逸 出,计算了等效边界上沿炮孔轴向变化的爆炸荷载。结合瀑布沟水电站1# 尾水隧洞爆破开挖监测,基于动力 有限元法运用该等效技术模拟了围岩的质点振动速度。数值模拟与现场实测数据的对比表明该等效模拟技 术用于岩石爆破开挖围岩响应的计算是合适的。计算结果同时还显示,等效边界邻近岩体力学参数的选取对 计算结果有重要影响。     

基于背景网格变形的动态网格移动方法

基于Delaunay背景网格插值技术的动态网格生成方法无需迭代计算,效率较高。但对复杂构形大幅运动的动边界问题,尤其当边界大幅转动时,背景网格极易交叉重叠。重新生成背景网格和重新定位网格节点信息不仅费时而且会导致网格质量的严重下降。本文提出改进的基于背景网格的动态网格变形方法,通过在初始Delaunay背景网格中添加辅助点,生成一层新的背景网格和新的映射关系;采用ball-vertex弹簧法驱动新背景网格的变形,进而牵动目标网格的变形。算例表明,本文提出的动态网格变形方法对所关心区域的网格具有良好保形性,边界可转动更大角度而不会出现网格交叉重叠问题,总体上提高了动态网格更新的效率和质量。     

基于小样本信息的区间边界估计方法研究

小样本、乏信息情况下,认知不确定性比较严重,若仍采用传统的区间边界估计方法,其结果较难准确。为了降低认识不确定性的影响,本文基于二次估计的思想对其改进:在概率方法中对主要分布参数再估计;在非概率方法中,采用灰色预报理论对自助法获得区间边界进行一定扩展。数值实验结果表明:改进后各方法均能有效、准确地估计不确定参量的区间边界;其中概率方法中的核密度估计方法最为理想。     

用拉格朗日相关结构研究圆盘启动过程的流体输运

利用粒子成像测速(PIV)技术,得到了圆盘启动涡环流场的速度分布和涡量分布.圆盘启动涡环流场的有限时间李雅普诺夫指数场(Finit-time Lyapunov exponents,FTLE)以及拉格朗日相关结构(Lagrangian coherent structures,LCS)被计算出来.基于圆盘启动涡环流场的有限时间李雅普诺夫指数场以及拉格朗日相关结构,通过跟踪流体质点,对圆盘启动涡环流场的输运情况进行了分析.在圆盘启动涡环形成过程中,流体发现被圆盘和相互排斥的拉格朗日相关结构分成三部分.剪切流窗口(vorticity-flux window)被发现,涡量流通过剪切流窗口进入涡核.涡环的非定常边界被确定,它由相互排斥的拉格朗日相关结构背风面、圆盘以及剪切流窗口组成.     

渗流耦合系统动边值问题特征分数步差分方法

对多层渗流方程耦合系统动边值问题,提出适合并行计算的一类特征分数步差分格式,利用区域变换、变分形式、粗细网格配套、乘积型叁二次插值、差分算子乘积交换性、高阶差分算子的分解、先验估计的理论和技巧,得到收敛性的最佳阶l2误差估计．该方法已成功地应用到多层油资源运移聚集的资源评估生产实际中,得到了很好的数值模拟结果．     

一种新的求解带约束的有限极大极小问题的精确罚函数

提出了一种新的精确光滑罚函数求解带约束的极大极小问题．仅仅添加一个额外的变量,利用这个精确光滑罚函数,将带约束的极大极小问题转化为无约束优化问题． 证明了在合理的假设条件下,当罚参数充分大,罚问题的极小值点就是原问题的极小值点．进一步,研究了局部精确性质．数值结果表明这种罚函数算法是求解带约束有限极大极小问题的一种有效算法．