力学学报最新期刊目录
流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究————作者：郝婕;王丽珠;蒋勤;朱刘杰;
摘要：针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的粘结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和...
基于拓扑优化的增材制造碳化硅反射镜轻薄化设计方法————作者：高淑悦;刘杨;刘书田;
摘要：拓扑优化方法和陶瓷增材制造技术的结合为开发轻质高性能的大口径碳化硅反射镜提供了一种有效的方法。以反射镜背部支撑结构构型为设计对象，以最大刚度为目标、反射镜质量为约束，采用板筋布局与高度协同优化（Heaviside-function based directional growth topology parameterization, H-DGTP）方法建立了具备陶瓷可制造性约束的轻薄化设计方法。该...
考虑摩擦因素的并联惯容隔振器动态特性研究————作者：邢士博;申永军;吴天;
摘要：惯容是一种与两端点加速度相关的振动控制元件，将惯容应用于隔振器，能够实现惯性的增大，提高系统的阻尼比，改善低频隔振性能，惯容运动部件的摩擦会产生一定的耗能，其对隔振器动态性能的影响不可忽略。本文根据动能定理推导得到了滚珠丝杠惯容的惯容系数及表观摩擦系数，将惯容的受力简化为一阶泰勒近似式，通过数值仿真确定了一阶泰勒近似式有效的表观摩擦系数取值范围；基于惯容受力的近似式，建立了考虑摩擦因素并联惯容隔振...
二尖瓣置换影响左心室流场的体外实验研究————作者：何心怡;冯舒毅;吴凡;张兴潮;王洪平;王士召;
摘要：二尖瓣置换术是通过植入人工机械瓣或生物瓣替换病变原生瓣膜的重要外科治疗手段.本研究通过体外实验平台,系统探究了生物瓣与机械瓣置换对左心室血流动力学的影响,重点关注涡流结构与压力分布的差异.实验采用基于成人心脏CT数据重建的3D打印的硅胶左心室模型,结合完整保留的动物原生二尖瓣、瓣下结构(包括腱索与乳头肌)和主动脉,构建了近生理条件的体外循环模拟系统.通过三维层析粒子图像测速技术(Tomo PIV)...
一种不可压缩理想磁流体的解耦保结构算法————作者：向鹏宇;张仪;蒋子超;姚清河;
摘要：不可压缩理想磁流体（MHD）方程组描述了流体速度场、磁场以及电场之间的紧密耦合，是研究高温等离子体、天体物理以及核聚变等复杂物理过程的基本模型。然而，由于其多物理场强耦合及非线性特性，求解该系统在数值方法设计上面临巨大挑战。特别是传统数值方法在离散层面难以严格保持系统所固有的本征性质如质量守恒、电荷守恒等，进而影响模拟的长期稳定性与物理可信度。为此，本文提出了一种高阶的、保结构的不可压缩理想MHD...
凹/凸处理后平板绕流特性的数值模拟研究————作者：李石清;蔡书轩;夏美华;罗振兵;韩艳;
摘要：采用数值模拟方法,在雷诺数为26 400时,研究了18组不同凹/凸程度平板的绕流特性,分析了凹/凸平板的平均阻力系数(CD,mean)、脉动升力系数(CL,rms)和斯托罗哈数（Strouhal number, St）随凹/凸程度变化的规律,从壁面压力和流场角度剖析了气动特性变化的机理.结果表明:对矩形平板两侧纵边进行凹/凸处理可改变其流场与气动力特性....
基于机器学习的翼型非定常空化性能优化————作者：纪祥;王巍;李智健;吴向阳;王晓放;
摘要：为提高翼型的非定常状态下的抗空化性能,采用前缘改进的类型函数转换方法表征翼型几何,利用最优拉丁超立方抽样方法在样本空间中取样,通过CFD计算得到各翼型的非定常下的空化性能参数,借助BP神经网络构建翼型几何外形到空化性能参数的映射关系,并以时均无量纲空泡面积作为优化目标,结合遗传算法(GA)针对σ=0.83空化条件下二维NACA66(MOD)进行空化性能优化,并对原始翼型和采用不同神经网络结构优化得...
力-力偶型振子超材料梁带隙特性研究————作者：胡宁;陶林;刘瑶璐;刘涛;陈治江;章俊;
摘要：弹性波超材料是一类由阵列化的人工微结构单元构筑的复合结构/材料，具有传统材料所不具备的一些超常物理性质，这些超常性质主要由微结构胞元（局域共振单元）决定。针对弯曲波超材料梁，根据局域共振单元与基体梁之间的作用力，可以将其分为力型振子、力偶型振子、力-力偶型振子超材料梁。目前多数研究聚焦于力型振子，对力-力偶型振子超材料梁的带隙特性及其机理仍缺乏深入理解。基于此，本文以悬臂梁构造力-力偶型振子，研究...
头部受冲击的锥形弹体结构动力响应研究————作者：陈康;张晓伟;龙仁荣;
摘要：近年来，高超声速武器凭借其打击速度和毁伤效能的优势得到了迅速发展。为提高武器平台的空间利用率，采用与平台共形的变截面战斗部成为重要的发展趋势。然而，战斗部外形的复杂化和速度的提高导致其载荷环境更加严酷，结构强度问题突出。为探究变截面弹体在非正侵彻条件下的结构动力响应规律，本文基于空间自由梁和结构塑性理论，建立了头部受冲击载荷作用的锥形弹体结构动力响应模型和轴力-弯矩耦合作用下的结构失效函数，并借助...
基于临界域能量守恒的缺口板高周疲劳损伤双尺度模型研究————作者：张伟;李如俊;李玉雪;彭艳;
摘要：目前主流的金属缺口件高周疲劳损伤评估理论集中于宏观唯象范畴，较少涉及微细观尺度描述.高周疲劳过程宏观表现为弹性响应，如何在表征缺口效应影响的同时考虑晶粒尺度的微塑性累积对疲劳损伤的促进行为，是一个具有工程实际意义的问题.本文以金属缺口板为研究对象，在缺口根部定义临界域范围，并计及内禀微塑性耗散和内禀损伤耗散，建立一种可考虑细观塑性行为的临界域能量守恒关系.基于细观塑性理论和尺度过渡准则，以Lin-...
基于稳定L2投影的有限元–浸没界面耦合方法————作者：魏昶;李上明;
摘要：有限元-浸没界面耦合方法 （finite element-immersed interface method, FE-IIM）是一类结合有限元离散与浸没界面法边界间断特征的流固耦合模拟方法,旨在实现固体界面处物理量变化的精确解析,但是较差的稳定性限制了该方法的实际应用.本文提出一种基于稳定L2投影的FE-IIM耦合方法,要求固体边界满足C0连续性条件,在...
水滴在碳纳米管中的热泳特性研究————作者：王雨霏;张程雅;王军;夏国栋;
摘要：基于分子动力学模拟方法，研究了温度梯度导致的碳纳米管中水滴的热泳驱动现象。当碳纳米管两端存在温差时，水滴总是沿着轴向由高温向低温方向运动。但是，水滴的布朗运动给热泳力的计算带来一定的困难，其热泳机制尚不明确。本文通过对水滴施加简谐回复力，提出基于管内水滴的受力平衡计算得到了水滴所受的热泳力。结果表明，随着组成水滴水分子数的增加，水滴与碳纳米管之间的相互作用能也逐渐增强，热泳力会增大；当碳纳米管的直...
TBM不均匀磨损盘形滚刀破岩力研究————作者：张照煌;王鑫鑫;卓兴建;贾连辉;
摘要：全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀破岩力研究一直是领域研究热点,但目前对盘形滚刀破岩力研究多以室内切割试验和数值模拟为主,相应的研究成果多为经验模型,难以全面反映实际工程中滚刀不均匀磨损对破岩力的影响.据此,基于塑性力学理论结合数值模拟与理论分析,揭示了盘形滚刀作用下岩石的“塑-脆”特性,推导并建立了磨损盘形滚刀破岩法向力与滚动力理论方程,经验证误差小于4%.通过ABAQUS软件建立了不均匀磨损盘...
直升机复杂外形桨叶的模块化多体建模方法————作者：王传达;李飞;章子健;周云;周文;彭海军;
摘要：为改善直升机的飞行性能、降低振动与噪声,各类复杂外形的桨叶不断涌现,这种多样性设计对桨叶的统一化建模技术提出了新的挑战.传统有限元建模方法针对不同的桨叶外形需要重新划分单元,推导部分数学模型,导致建模较为复杂.因此,为解决不同构型桨叶统一化建模难题,提出了一种基于模块化思想的多体建模方法.该方法将桨叶划分为多个模块,针对非直构型桨叶,在非直模块转折处施加特定几何约束,可实现上反、下反及后掠等形态,...
应力各向异性对散粒体三维强度影响的拓扑机理————作者：金子煜;刘嘉英;赵婷婷;孙宏磊;王新泉;杨舒涵;
摘要：岩土类散体材料在实际中往往处于三维各向异性应力状态，初始应力各向异性对散体材料后续加卸载过程的宏微观力学特性有一定影响。采用离散单元法制得不同初始各向异性应力的试样，在等平均主应力条件下进行不同加载方向的真三轴试验，绘制了不同初始各向异性应力试样在π平面上所得到的强度包络线，并对峰值强度前不同初始应力试样向强度包络线上同一点加载过程中的微观结构变化，以及峰值强度前、后相同初始各向异性应力试样的强接...
超低摩擦型冲击地压前兆特征及煤岩界面属性影响研究————作者：胡学锦;李利萍;潘一山;唐巨鹏;
摘要：超低摩擦效应易使煤岩界面处发生侧向滑移,诱发严重的冲击地压事故.为了揭示超低摩擦效应诱发冲击地压机理,以煤岩组合结构为研究对象,采用自行研制的超低摩擦试验装置,应用高速相机及声发射等监测设备,基于实验室角度复现了静、动载组合扰动下煤层断裂及超低摩擦滑移失稳诱发冲击地压过程.并以煤岩界面粗糙度、夹层含水率和夹层厚度为变量,应力、位移和声发射信号为分析指标,研究了煤岩及巷道动态破坏特征.结果表明:(1...
陶瓷基复合材料韧-脆性转变强度的理论预测————作者：杨成鹏;贾斐;魏景超;
摘要：韧-脆性转变对于连续纤维增强陶瓷基复合材料（CMCs）的设计与性能评价具有重要意义。采用单纤维圆柱体模型，基于弹性力学理论、剪滞理论、纤维统计强度理论以及混合率，考虑细观损伤破坏机理、纤维近表面应力集中因子和界面脱粘能量释放率，建立了CMCs的跨尺度韧-脆性转变过程拉伸强度的表征预测模型，并将理论模型用于2D-C/SiC复合材料进行了初步对比论证。研究结果表明，混合率强度模型可合理表征CMCs韧-...
基于非厄米趋肤效应的离散系统非线性振动控制————作者：毛佳伟;刘帅;瞿叶高;王国旭;王宗瑞;高鹏林;
摘要：非线性动力系统低频宽带振动控制是动力学与控制领域的难题.本文针对多自由度非线性弹簧振子系统，通过引入独立可控的单向作用力构建了含趋肤效应的离散非厄米系统，基于摄动法研究了系统的非线性复数域色散关系，揭示了系统传输波非互易特性、非线性振动能量束缚模式以及趋肤效应对非线性振动响应的调控规律.结果表明，单向作用力引入了对称性破缺的色散关系，使得非线性弹簧振子系统存在非互易波传输行为，其振动能量沿特定方向...
螺旋波等离子体功率沉积特性的数值模拟研究————作者：崔瑞林;
摘要：螺旋波等离子体凭借其高电离率、高密度等优势,在半导体制造与电推进领域具有重要应用价值。针对现有研究难以解析实验中多波耦合模式下功率沉积机制这一科学难题,本研究基于HELIC数值模拟,系统探究Trivelpiece-Gould （TG）波与Helicon （H）波的本征模式竞争规律及其在低、高阶波耦合模式下的功率沉积特性。通过构建参数化径向密度剖面模型（梯度参数s=2.1-3.4,峰化参数t=1.8...
稀薄效应下Rayleigh-Bénard流动稳定性研究————作者：张国浩;吴超;马强;袁先旭;毕林;
摘要：随着上层大气高速飞行器、微机电系统以及极紫外光刻机等高科技产业的迅猛发展，考虑稀薄气体效应和热对流耦合作用下的流动稳定性分析受到越来越广泛的关注。然而，传统基于Navier-Stokes方程的流动稳定性分析方法无法考虑稀薄程度较高的流动问题，直接模拟蒙特卡洛方法计算量大，且存在统计波动，不利于小扰动演化准确分析，而Boltzmann-BGK模型方程只适用于普朗特数为1的流动条件，无法满足实际要求。...
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