计算力学学报最新期刊目录
考虑形变的Ⅳ型储氢瓶含初始缺陷内胆坍塌分析————作者：娄雪莹;王奕元;郭宇鸿;谢艳芝;李刚;
摘要：建立了Ⅳ型储氢瓶含初始缺陷塑料内胆筒身段坍塌失稳的有限元模型，考虑了Ⅳ型储氢瓶快速减压过程中内胆变形对塑料内胆所受内外压差的影响，对含初始缺陷的塑料内胆在快速减压时的坍塌失稳情况进行了有限元分析。在此基础上，探究了初始压力、气瓶排气速率、最终压力等关键因素对内胆坍塌临界压力及坍塌程度的影响。结果表明，相同排气速率下，瓶内初始压力越大，内胆坍塌临界压力越大；随着排气速率不断增加，内胆坍塌临界压力的增...
耦合边界背景网格的无网格法泊松方程求解算法————作者：窦立远;孙哲;谭思远;宗智;
摘要：对于无网格方法而言，常见的边界条件处理方法是在边界外布置虚粒子或镜像粒子。这使得复杂几何边界下粒子排布十分困难，且准确度不高，此外导致基于局部支撑域的插值方法存在支撑域内离散点缺失的问题。而压力Poisson方程的求解需要Neumann或者Dirichlet边界条件，因此如何准确地施加边界条件至关重要。本文提出了一种针对无网格方法中边界条件处理的新方法，通过将原有Poisson方程转化为弱形式的积...
基于参变量变分原理的纳米孪晶结构的各向异性Cosserat理论建模————作者：朱宝;孙豪;刘玥;
摘要：纳米孪晶结构金属不仅得到实验证明具有优异的强度，而且具有良好的延展性，是改善金属强度-塑韧性倒置关系的重要途径，体现出巨大的工程应用价值。本文基于参变量变分原理，发展了三维各向异性Cosserat弹塑性分析的参数二次规划算法，并且将该算法应用于纳米孪晶铜的数值建模模拟。通过引入孪晶与基体之间的特殊取向关系，建立了纳米孪晶铜的各向异性Cosserat连续介质模型。考虑到晶体取向不同而产生的各向异性效...
局部减薄缺陷圆柱壳受迫振动分析的辛方法————作者：贾菊芳;温保岗;渠广众;张全全;孙家斌;
摘要：由于腐蚀等因素的作用，常会使压力容器和管道等圆柱壳结构的局部厚度有所减薄。局部减薄型缺陷是一种常见的体积型缺陷，此类结构不可避免地会受到外界激励而产生共振、失稳等现象，因此，含局部减薄缺陷圆柱壳的动力学响应解析分析对该类结构的安全评估具有重要理论意义。现有的解析方法多为半逆法，需要事先假定试函数，而对于局部减薄圆柱壳模型，该试函数难以构造。为解决上述问题，本文将辛方法引入含局部减薄缺陷的圆柱壳模型...
基于流管模型的流动扰动数值表征及流弹失稳预测————作者：冯志鹏;齐欢欢;蔡逢春;
摘要：为了提升流管模型的预测能力和适用范围，获得能定量表征其众多流动扰动参数的通用方法，通过理论推导建立经典流管模型的动力学方程，基于二维流固耦合模拟发展流动扰动参数辨识方法，研究流管的面积分布、速度分布、压力分布(均包括稳态项、相位差、扰动项)规律，然后以相位差函数为例，将其数学表达式作为流管模型的基本输入参数进行集成，预测管束结构的流弹失稳行为。结果表明，本文方法成功获得了众多流动扰动参数与曲线坐标...
风机塔筒流致振动的高精度数值模拟方法研究————作者：王柯钦;王志成;姜孝谟;
摘要：采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下，圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况，采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟，得到了其表面的受力情况，通过快速傅里叶变换得到功率谱密度与频率在高度方向上的关系。利用λ2涡识别方法对流场漩涡分布进行可视化处理。结果表明，不发生流致振动时受力在高度方向有一定对称性...
单旋翼植保无人机下洗流场与喷药雾滴分布研究————作者：李仁凤;韩顺凯;苏毅;张翔;栗俊芬;
摘要：旋翼植保无人机在施药作业过程中，雾滴的沉积分布与其旋翼旋转产生的下洗气流流场相互作用，直接影响药液喷幅。本文通过建立单旋翼植保无人机三维计算流体动力学模型与雾滴喷雾分布模型，研究了单旋翼植保无人机下洗气流流场分布及其在下洗流作用下的雾滴沉积分布规律。研究结果表明，旋翼在工作过程中产生了明显的下洗气流场，且随着转速的增加核心区域下洗气流速度增大；随着截面逐渐远离喷射位置，喷雾范围逐渐扩大，有效覆盖面...
DeepSeek辅助计算结构力学研究的可行性分析及探索————作者：阎军;刘洪沅;王骏杰;蒋官儒;严梓睿;聂英豪;阎琨;
摘要：计算结构力学是现代工程科学的核心支撑学科之一，但其专业门槛高、程序实现复杂的特点，导致研究者需投入大量时间进行前期知识储备与算法开发训练。大语言模型的语义解析、知识整合、代码生成与算法推导等能力，为破解上述问题提供了一种范式革新的技术路径。基于此，本文针对DeepSeek-R1大语言模型辅助计算结构力学研究的可行性与局限性开展了评估分析。首先以有限元聚类分析这一新兴计算结构力学方法为研究对象，测试...
传统热力耦合计算方法与ABAQUS直接热力耦合对比研究————作者：苏雨茹;王鑫;李志辉;柳治辉;马强;
摘要：准确预测航天器结构在强气动力/热环境下的结构热力耦合响应，对于航天器寿命末期陨落再入过程分析及再入轨迹预报等十分关键。结构热力耦合响应分析方面，不仅有学者们基于各种假设提出的有限元模拟方法，而且热力耦合计算模块已嵌入很多大型商业软件，然而条件假设和控制方程的不明确，导致无法确定商软计算结果的准确性和其适用性。本文对动态热力耦合基本控制方程进行了梳理，对其热传导方程中的耦合项和采用的假设进行了详细分...
拉瓦尔喷管流固耦合换热效率研究————作者：杨凯;唐丹娜;毕聪;王则皓;汤海斌;
摘要：开展热端部件冷却换热设计是提升航天发动机耐温性能的关键。面向发动机拉瓦尔喷管结构，本文基于计算流体力学，开展不同截面形貌(圆形、扇形、矩形)及不同螺旋排布(无螺旋、前置螺旋、全螺旋)的冷却流道组合设计研究，探索冷却换热设计新方式。数值仿真表明，相较于无冷却流道的尾喷管出口端面温度，含冷却流道的尾喷管出口端面温度存在明显下降；相比于圆形和扇形截面，矩形截面冷却流道的尾喷管冷却效率最高，出口端面平均温...
基于LS-DYNA的火箭发动机喷管流场数值模拟与验证————作者：王亿明;周柯江;张东东;范书立;李京杰;
摘要：为了探究火箭发动机喷管的流场特性以及速度变化趋势，采用了LS-DYNA软件中CE/SE求解器，验证了来自于NPARC验证与确认算例库中的超声速轴对称喷管(收缩-扩张型喷管)的相关参数。本文试验媒介为空气，在喷管马赫数为2.22完全膨胀的情况下，对喷管中心线速度和中心线上各点处的截面速度进行了数值模拟，并将模拟结果与试验结果对比。结果表明，CE/SE方法能够较好地预测喷管内的流动分布和关键参数，其计...
基于概率地震需求模型与Beta-二项分布的建筑结构预测地震易损性研究————作者：徐阳冰;刘骁骁;彭泽靖;吴子燕;司建辉;
摘要：传统地震易损性模型忽略地震激励和结构物理参数等随机不确定性导致的响应统计相关性影响，从而过高评估了结构的抗震性能。为此，提出了基于概率地震需求模型与β-二项分布的贝叶斯预测地震易损性研究方法。首先，采用线性对数回归概率地震需求模型建立工程需求参数与地震强度指标的函数映射关系。其次，采用β-二项分布得到考虑响应统计相关性的模型参数，再通过β-二项分布累积分布函数计算结构的失效概率，基于贝叶斯更新定理...
基于变分法的桁架结构尺寸及形状优化方法————作者：武文杰;聂祺;李欣珏;徐京;颜兰;傅向荣;
摘要：在实际工程中，对桁架结构的尺寸和形状进行合理优化，可以充分发挥材料性能，提高结构刚度、强度和可靠性。本文提出了利用变分法并结合桁架结构位移求解方程建立位移泛函，推导出两类变分优化方法。以桁架结构中结点位置和杆件截面面积为设计变量，用钢量为约束条件，指定结点位移为目标函数，对防屈曲桁架结构进行尺寸和形状优化。与有限元软件优化计算进行对比，本文方法不需要对结构进行多次重复计算，可以更快得到优化解，并且...
基于TPMS胞元的相变-金属复合结构散热拓扑优化设计————作者：盛子璐;张桂涌;王浥晨;王亚光;
摘要：随着电子器件向小型化和多功能化方向的发展，结构的散热需求迅速增加。相变材料在相变过程中能够吸收大量热量，改善温度调控效果，但其较低的导热率限制了应用范围。为此，本文基于三重周期最小曲面（TPMS）单胞，分析其等效属性与金属骨架体积分数之间的关系，并在此基础上提出了宏微观双尺度优化设计方法。通过密度法，以最小化热柔度为目标，对金属骨架的体积分数分布进行优化。数值结果表明，与相同金属用量的翅片结构相比...
初始条件对大变形壳裂纹扩展路径的影响研究————作者：齐泽宇;李沂潞;郑国君;
摘要：近场动力学理论采用非局部作用原理，可进行结构裂纹扩展动态过程的高精度模拟。本研究旨在探究在特定初始条件下大变形壳裂纹的扩展路径。为了克服传统的近场动力学模型在探讨不同初始条件下的裂纹扩展特性存在的局限性，本文基于改进的微梁键几何非线性近场动力学壳模型，通过与传统连续介质力学的耦合运算进行仿真。在验证了改进后的模型的有效性后，深入研究了在不同材料特性，载荷特性和预制裂纹参数对裂纹扩展的影响
多工况变幅疲劳荷载下橡胶裂纹长度的加速算法研究————作者：吴子恒;陈鹏书;李子然;时子程;汪洋;
摘要：对于橡胶材料使用开裂能密度法计算多工况变幅疲劳载荷下的裂纹扩展问题，需要计算给定初始裂纹长度与循环周次时的裂纹扩展长度。传统的逐步积分法计算效率过低，需要划分大量增量步才能准确计算数值积分。本文将Miner法则与逐步积分法相结合，提出了一种隐式迭代法。理论分析与实例数值计算均表明，与逐步积分法相比，该方法可有效提高裂纹扩展长度的计算效率。在此基础上进行了多工况变幅疲劳荷载作用下裂纹扩展长度与各工况...
FGM圆柱管自由振动的微分求积法研究————作者：刘世君;曹玖银;李思燃;葛仁余;
摘要：论文运用微分求积法（DQM）分析了功能梯度材料（FGM）圆柱管固有频率及其随着材料参数和几何参数的变化规律。首先基于高阶梁理论模型，建立以FGM圆柱管固有频率为特征值、挠度和转角为特征函数的常微分方程组，然后，采用微分求积法将常微分方程组特征值问题转化为广义代数方程组特征值问题求解，最后，由正交三角分解法（QR）可以一次性地计算出FGM圆柱管前若干阶固有频率及其相应的振型函数。通过具体算例分析对比...
一种基于拓扑骨架分布的子结构划分方法————作者：马秉新;杜文风;王超;高博青;董石麟;
摘要：基于传统子结构划分的拓扑优化方法有利于解决工程结构拓扑结果材料富集、布局不合理的问题，但其子结构划分过于依赖设计者的经验和尝试，耗时费力效率低。为此，本文提出一种基于拓扑骨架分布的子结构划分方法，可以快速获得布局合理的子结构划分。该方法首先通过拓扑优化计算得到设计区域的骨架分布，然后将骨架分布映射至原始工程结构指导子结构的划分，将可设计区域划分为骨架子结构与其它次要子结构，最后使骨架子结构与其它次...
基于内聚力单元的聚合物矿物复合材料损伤失效行为有限元分析————作者：生培瑶;孙伟;王俊迪;李想;
摘要：聚合物矿物复合材料作为一种非均质颗粒增强复合材料，其细观结构和各组分性能都会对宏观性能产生影响。然而现有的细观结构模型忽略了非凸颗粒的存在，且多针对骨料不发生断裂的水泥基混凝土。本文建立了拟实的细观结构有限元模型，全局预插入内聚力单元，对聚合物矿物复合材料断裂行为进行了深入的研究。研究表明，当界面过渡区与基体抗拉强度之比σITZ/σm从0.125增加到0...
圆形介电弹性体薄膜作动器的粘弹性力电稳定性研究————作者：缪广红;袁成;楚翔宇;李顺;
摘要：为分析圆形介电弹性体薄膜作动器在恒定电压和外力共同作用下的粘弹性力电行为。本文基于非平衡热力学原理，结合了非线性耗散电介质理论，以及Gent模型和粘弹性特性，建立了适用于圆形介电弹性体薄膜作动器的数学模型。通过应用打靶法和改进欧拉法对模型进行数值求解，并依据力电不稳定性发生的临界条件，对不同电压条件下圆形介电弹性体薄膜的力电响应进行了模拟。研究结果揭示了电压对圆形介电弹性体薄膜力电响应特性的显著影...
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