【期刊】《力学学报》2021年第9期目录
颗粒材料计算力学专题
多相流动的光滑粒子流体动力学方法研究综述
陈飞国, 葛蔚
本文整理和总结了光滑粒子流体动力学方法模拟研究多相流的多种主要实现方式: (1) 作为双流体模型的拉格朗日求解器; (2) 多相 SPH 方法; (3) SPH 与其他离散方法的耦合; (4) SPH 和基于网格方法的耦合. 本文还论述了与 SPH 方法模拟多相流相关的一些改进和修正方法, 在最后讨论和建议了提高多相流 SPH 模拟效率和精度的措施.
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椭球颗粒体系剪切过程中自由体积的分布与演化
邹宇雄, 马刚, 李易奥, 王頔, 邱焕峰, 周伟
基于 Set Voronoi 算法对剪切过程中不同非球度的椭球颗粒试样进行了 Voronoi 元胞分割, 分析了颗粒试样在剪切过程中自由体积的统计分布特性和演化规律. 研究表明: 具有不同非球度的椭球颗粒体系的局部孔隙比均服从 k–Г 分布, 且该分布仅受全局孔隙比控制; 局部孔隙比的波动呈现非对称拉普拉斯分布, 非对称参数与全局孔隙比呈线性关系.
一种滞弹簧耗能的新型离散元滚动阻力模型研究
高政国, 董朋昆, 张雅俊, 孙卉竹, 迪亚
为表达离散元计算中颗粒材料稳定过程中与速度无关的滚动阻力现象, 提出了一种基于材料滞弹性能量耗散的滞弹簧滚动阻力模型 (HDEM). 为验证新型滚动阻力模型的正确性, 通过一个光学物理试验对单个颗粒自由滚动过程进行了测量. 结果显示 HDEM模拟结果与试验数据吻合, 并且能够模拟试验中颗粒摆动频率变化的现象.
冲击载荷下颗粒材料临边界区域的波动行为及变形特征分析
王蕉, 楚锡华
经边界反射后的应力波直接以边界形状在临边界区内传播, 该结论在边界情况越复杂时, 越准确; 临边界区域外, 波前形状主要由波速决定. 经临边界区域的弥散作用, 主波动能会和次级波动能一起发生反射. 弧形边界对波反射的汇聚作用和颗粒排列方式所引起的弥散作用相互竞争, 共同决定临边界区域内波的反射.
基于深度学习和细观力学的颗粒材料本构关系研究
瞿同明, 冯云田, 王孟琦, 赵婷婷, 狄少丞
本文基于深度学习发展了一种细观力学理论指导下的数据驱动型颗粒材料本构关系训练方法. 基于应变均质化假设, 推导了包含颗粒组构的应力−应变理论关系; 采用有向图将理论推导中得到的内变量和外变量联系到应力−应变预测中; 通过循环神经网络建立有向图中变量间的映射关系. 结果表明数据模型能准确预测颗粒材料在多轴加载工况下的应力−应变响应.
增材制造中滚筒铺粉工艺参数对尼龙粉体铺展性的影响研究
张江涛, 谭援强, 纪财源, 肖湘武, 姜胜强
本文采用 DEM 模拟尼龙粉末的滚筒铺展过程, 选择铺粉层厚、滚筒直径、滚筒旋转速度和平移速度作为变量因子, 通过 RSM 建立了沉积分数、覆盖率和沉积速率 3 个粉体铺展性指标的回归模型, 以铺展性指标为优化目标, 进行了滚筒铺粉参数的多目标优化, 并通过实验验证了优化结果. 本研究有助于优化滚筒铺粉工艺参数以提高粉体铺展性.
基于多介质、多尺度离散元方法的冰载荷数值冰水池
季顺迎, 田于逵
采用数值冰水池技术可在不同尺度下对海冰与海水、船舶及海洋工程结构的耦合作用进行数值分析, 从而确定冰载荷分布规律和结构冰激响应. 数值冰水池技术具有可靠性、经济性、快速性、扩展性和情景化等优点, 可为极地船舶与海洋工程开发提供具有独立知识产权的数值计算分析平台. 该图为采用离散元方法对冰水池实验室中碎冰与船体结构相互作用的数值模拟情景.
流体力学
倾斜吹吸控制下湍流边界层减阻的直接数值模拟
夏前锦, 连龙, 瞿建雄, 王永生, 薛原, 王强, 赵立豪
该文通过在湍流边界层下边界设置一系列倾斜狭缝的方式产生壁面生成正或负雷诺应力, 并使用直接数值模拟手段考察流动的减阻效果. 结果表明, 控制获得减阻的主要因素是壁面流向震荡, 而壁面生成的正雷诺应力对壁面摩擦阻力有负贡献; 并且通过提高控制的强度和频率, 能够在控制区后部的下边界近壁区附近产生明显的回流现象.
受径向振荡激励的黏弹性液滴稳定性分析
姚慕伟, 富庆飞, 杨立军
基于线性小扰动理论, 本文研究了受径向振荡体积力的黏弹性液滴表面波的不稳定性. 通过对中性稳定曲线及增长率的分析, 研究了黏弹性参数对液滴稳定性的影响. 结果表明零剪切黏度和应变驰豫时间的增加具有抑制液滴表面波增长的作用, 提高了使液滴表面发生谐波不稳定的激励幅值. 随着振荡幅值的增加, 增长率不稳定的区域减少.
二维局部受热腔体内电热对流问题模拟和分析
刘镇涛, 肖莉, 和琨, 汪垒
本文对二维局部受热腔体内电热对流问题进行了数值模拟. 结果表明, 随着电瑞利数 T 的增加, 传热效率逐渐增强; 电瑞利数 T 的分岔类型为亚临界型, 而热瑞利数 Ra 表现为超临界型; 电极板处于中间时传热效率最佳; 电极板长度越短传热效率越高. 相关研究结果可为其他非均匀温度边界电热对流问题的理论分析提供参考.
高超声速 MHD 球头激波脱体距离理论求解
李逸翔, 汪球, 罗凯, 李进平, 赵伟
激波脱体距离作为高超声速磁流体流动控制较为直观的气动现象, 受到人们广泛关注, 然而相关的理论模型仍然有限. 本文基于低磁雷诺数假设和偶极子磁场分布的条件,推导了高超声速 MHD 球头激波脱体距离的解析表达式. 该模型可以达到快速评估磁控效果的目的, 对实验方案设计和结果分析具有一定的指导意义.
自由液面对艇后螺旋桨性能的影响研究
李鹏, 王超, 韩阳, 郐云飞, 王世民
本文旨在分析自由液面对潜艇自航模后螺旋桨性能的影响, 基于前人的研究建立潜艇自航模近自由液面航行的自航点计算方法并分析得出: 自航模诱导自由液面的变形改变艇体和自由液面间的流动, 改变螺旋桨的流场环境, 桨叶在靠近或原理自由液面的过程中, 遭遇了周向变化的流场速度, 致使桨叶表面压强分布、载荷波动和自航转速等的变化.
垂荡双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究
郭权势, 邓争志, 王晓亮, 程鹏达
以垂荡式双气室振荡水柱 (OWC) 波能转换装置为研究对象. 研究表明, 通过改变OWC 垂荡幅度以及气室内水柱振荡运动与 OWC 垂荡运动之间的相位差, 弹簧弹性系数可显著影响 OWC 的捕能宽度比. 较大的弹性系数能够显著拓宽垂荡式 OWC 的高效频率带, 提高 OWC 在低、中波频段的捕能宽度比, 但同时会少量降低 OWC 在高波频段的波能捕获性能.
固体力学
两种典型高熵合金冲击释能及毁伤特性研究
侯先苇, 熊玮, 陈海华, 张先锋, 汪海英, 戴兰宏
本文采用准密闭试验容器测试系统, 研究了 FeNiMoW, FeNiCoCr 两种高熵合金的冲击释能行为及其对多层靶的侵彻毁伤效应. 研究发现, 两种高熵合金破片释能与撞击速度呈正相关. 在侵彻多层靶时, 两种高熵合金破片释能反应程度的降低对破片穿孔能力的增强有一定贡献, 而容器前置钢靶厚度的进一步增大将降低破片对后续多层铝靶的穿孔毁伤能力.
面内变刚度薄板弯曲问题的挠度−弯矩耦合神经网络方法
黄钟民, 谢臻, 张易申, 彭林欣
发展了一种求解面内变刚度薄板弯曲问题的挠度−弯矩耦合神经网络解法, 将薄板的挠度与弯矩作为预测解, 进而将求解 4 阶偏微分方程转换为求解 4 个偏微分方程组, 并引入网络耦合系数加强网络间的耦合. 该方法克服了传统神经网络解法在求解该问题中存在的收敛性问题, 通过对挠度、弯矩试函数的构造, 可使得该方法的计算结果严格满足边界条件.
动力学与控制
考虑胎路多点接触的电动汽车−路面耦合系统振动分析
李韶华, 冯桂珍, 丁虎
建立了基于胎路多点接触和非线性地基的电动汽车−路面系统机电耦合动力学模型,利用积化和公式推导了非线性项积分的精确表达式, 提出了路面截断阶数选取的简易方法,研究表明胎路多点接触及非线性地基对轮胎动载荷影响最大, 车身加速度和悬架动挠度影响较小. 从对路面响应的影响看, 电机激励的影响最大, 非线性地基次之, 多点接触影响较小.
轮对系统的 Hopf 分岔研究
武世江, 张继业, 隋皓, 殷中慧, 胥奇
本文针对轮对系统中的非线性动力学问题, 对比了有、无陀螺效应的轮对系统分岔图以及在退化 Hopf 分岔点附近的 Bautin 分岔拓扑图, 发现陀螺效应会提高轮对系统的线性与非线性临界速度, 陀螺效应还会改变轮对系统的退化 Hopf 分岔点, 但对于轮对系统 Bautin 分岔拓扑图的影响不大.
生物、工程及交叉力学
一种新的玻尔兹曼方程可计算模型构造与分析
彭傲平, 李志辉, 吴俊林, 皮兴才, 蒋新宇
为模拟高空高马赫数条件下飞行器绕流中出现的多尺度复杂非平衡流动问题, 通过分析玻尔兹曼方程的一阶查普曼–恩斯科分析解, 建立了一种同时考虑热流和应力影响、满足玻尔兹曼方程高阶碰撞矩的可计算碰撞模型, 并证明了其守恒性、H 定理及与原方程的相容性. 模拟结果表明黏性效应显著时新建模型能更好地捕捉激波位置、模拟激波内部参数.
数据驱动印度洋海域全局动力学研究
李自刚, 严旺, 康佳琪, 江俊, 洪灵
本文将基于空间离散思路的广义胞映射方法应用于数据驱动的海洋系统全局动力学分析中, 提出了以胞尺度刻画的印度洋海域数据驱动动力学模型, 实现了该区域洋流长短期动态全局吸引性结构及其影响区域的表征, 揭示了洋流瞬态和稳态流动的内在规律和动态趋势, 为海上搜救、污染物扩散预测和海运航线设计提供科学依据.
致密砂岩逆向渗吸作用距离实验研究
齐松超, 于海洋, 杨海烽, 汪洋, 杨正明
针对表征致密油藏渗吸作用距离及影响因素分析的实验研究缺乏的现状, 采用CT 在线扫描装置, 建立了致密岩心逆向渗吸作用距离量化方法, 明确了逆向渗吸的作用范围, 进一步研究了流体压力、含水饱和度、渗透率和表面活性剂对逆向渗吸作用距离的影响, 阐明了逆向渗吸作用距离与渗吸采收率的关系, 为提高致密油藏采收率提供指导.
期刊简介
《力学学报》由首任主编钱学森等创刊于1957年，是由中国科学院主管、中国科学院力学研究所和中国力学学会主办的力学学科综合性学术刊物。历任主编为钱学森、郭永怀、郑哲敏、林同骥、黄克智、吴承康、王自强、杨卫、程耿东、郑泉水、魏悦广，现任主编陆夕云院士。
《力学学报》的报道方向包括在理论和应用力学领域的理论、方法和实验研究进展。期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果，力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁，成为有助于中国力学年青学子成长和推动与中国重大工程建设合作的平台。
《力学学报》现为月刊，被EI、Scopus、CSCD等数据库收录。论文从收稿到网络版发表的平均周期力争控制在3个月以内，纸质版的平均发表周期控制在5个月以内。论文稿一旦接受发表，将于24小时内在期刊官网和中国知网同步发布。
《力学学报》先后获得首届国家期刊奖、第二届国家期刊奖百种重点期刊、《共和国期刊60年》（力学学科唯一入选）、中国科协top50、全国科技百强期刊等多项荣誉。2020年获中国科学院科学出版基金中文科技期刊择优支持。
期刊网址：http://lxxb.cstam.org.cn
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