计算材料科学中桥域多尺度方法的若干进展

材料科学中存在固有的多尺度特性,桥域多尺度方法是在宏观尺度(如连续介质力学)中引入不同的细微观尺度的计算区域,乃至纳米尺度的分子动力学、量子力学计算区域,将不同尺度的研究方法通过一定的数学模型耦合在一起。该方法既能节约计算成本,又能保证所研究问题的物理特性。本文对多尺度方法的基本概念、跨尺度桥域多尺度方法的发展、基本原理、耦合方法和离散方程进行了讨论,给出了几个应用算例,并在最后进行了总结,展望了今后的可能发展方向。     

基于连续模型的人员疏散仿真分析

行人流连续模型直观地反映人群疏散过程中的疏散特征,本文基于行人流连续模型。研究行人在典型疏散场景下的疏散特征．在COMSOL中建立行人流连续模型及其方程,通过编写MATLAB代码,实现了连续模型及其循环求解框架．利用快速扫描法求解Eikonal方程得到背景场值,在每一步迭代循环中将背景场值作为模型的初始变量导入,调用COMSOL计算模块求解模型的瞬态控制方程．通过两个标准算例,重现了典型的行人流自组织现象,验证了连续模型的合理性．结果表明,本文的疏散仿真分析模型和计算程序是可靠的,疏散仿真分析可以为实际工程中的人员疏散方案的制定以及平面设计与安全布置等方面提供技术支撑．     

双层网格圆底扁球壳的非线性稳定问题

从基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳,非线性弯曲理论的变分方程出发,利用坐标变换方法和驻值余能原理,导出双层网格圆底扁球壳,在均布压力作用下的轴对称大挠度方程和边界条件．采用修正迭代法,求得了两类边界条件下双层网格圆底扁球壳的非线性载荷-位移关系式和临界屈曲载荷的解析表达式,并讨论了几何参数对临界屈曲载荷的影响．     

Hamaker微观连续介质理论的数字密度和Hamaker常数分析

针对Hamaker微观连续介质理论在微观接触力计算中存在的问题,根据Hamaker假设,用连续介质法计算2个原子之间的相互作用力,发现作用力同经典的Lennard-Jones势所反映的作用力不一致.通过分析数字密度,发现数字密度并非是如Hamaker所认为的常数,而是随间距变化的;并得到Hamaker微观连续介质理论仅在间距大于7倍的原子半径时才成立的结论.通过分析Hamaker常数,发现Hamaker常数也随间距变化.     

用二级控制法对二维连续体进行形状优化

二级控制的意思是在自然设计变量和有限元网格节点之间加入设计单元,建立自然设计变量控制关键点坐标,关键点控制有限元网格节点,共两层控制关系。后一层控制关系借助有限元形函数描述设计单元,并引入相应的参数坐标,从而实现敏庋分析、结构形状变化的控制和网格的变动控制。本文使用二级控制理论有效地解决了二维连续体结构形状优化的一些困难,将形状优化问题处理成序列二次规划问题求解。使用MSC／PCL语言在MSC／Patran＆Nasntran平台上实现了优化模块的二次开发。本文设计思路的可行性和程序的有效性通过若干算例得到证实。     

相位—啁啾调控对高次谐波光谱的影响

理论研究了在激光相位和啁啾调控共同影响下高次谐波光谱的变化。结果表明：当激光相位为0时,一阶啁啾调控使谐波能量延伸。二阶啁啾调控会呈现高强度谐波平台区。当激光相位为0.5π时,一阶啁啾调控可以获得连续平台区,但是强度较弱。在二阶啁啾调控下,谐波能量得到明显增大。通过谐波时频分析给出了不同激光波形下产生高次谐波光谱的原因。     

The density wave in a new anisotropic continuum model

In this paper the new continuum traffic flow model proposed by Jiang et al is developed based on an improved car-following model, in which the speed gradient term replaces the density gradient term in the equation of motion. It overcomes the wrong-way travel which exists in many high-order continuum models. Based on the continuum version of car-following model, the condition for stable traffic flow is derived. Nonlinear analysis shows that the density fluctuation in traffic flow induces a variety of density waves. Near the onset of instability, a small disturbance could lead to solitons determined by the Korteweg-de-Vries （KdV） equation, and the soliton solution is derived.     

Liquid–Vapor Phase Transitions for Systems with Finite-Range Interactions

We consider particles in ^d , d2, interacting via attractive pair and repulsive four-body potentials of the Kac type. Perturbing about mean-field theory, valid when the interaction range becomes infinite, we prove rigorously the existence of a liquid–gas phase transition when the interaction range is finite but long compared to the interparticle spacing for a range of temperature.