力学学报 -

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

采用测压、测力以及流动显示方法研究了头部微三角扰动块对飞机大迎角非对称背涡的主控作用和背风侧单孔位微吹气对背涡空间位置及相应侧向力的控制作用，以此为基础提出了基于微三角块扰动和单孔位微吹气扰动的组合扰动主动控制新技术，并在某飞机模型上进行了验证. 实验是在北京航空航天大学D4风洞中进行的. 研究结果表明：该组合扰动控制技术能够实现对飞机大迎角非对称侧向力的有效主动控制.

2007, 23(4): 433-441. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-171

PDF

适宜海水钻井液体系新前置液实验

周济福刘东清

前置液是影响固井质量的重要因素之一，对于海水钻井液体系，如何选用前置液是一个新的课题. 提出了一种适宜于海水钻井液体系的新型前置液，对其在固井过程中的各种性能进行了室内实验研究，结果表明：新型前置液与海水钻井液、固井水泥浆及盐水等环境流体有良好的相容性，对井壁具有稳定作用，其中的固体颗粒及表面活性剂有利于冲刷海水钻井液形成的泥饼. 在此基础上，将新型前置液应用于胜利油田的固井作业，进行现场试验，发现：应用新型前置液后，环空水泥浆界面清晰，混浆段长度缩短，第2界面的胶结质量有明显提高.

2007, 23(4): 442-448. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-275

PDF

轴对称液体射流的Hamilton表述

李植

证明带有自由面的轴对称液体圆射流和环状射流的控制方程在有势运动的情况下具有Hamilton结构, 其Hamilton函数为射流的总能量, 并给出正则变量的表达式.

2007, 23(4): 449-454. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2005-508

PDF

先驱膜的连续流体动力学模型

罗雄平

研究具有先驱膜的流体团扩散的模型. 流体团和先驱膜作为一个整体用与组分序参数耦合的Navier-Stokes方程, CHW(Cahn, Hilliard, vander Waales)方程和GNBC(广义Navier边界条件)进行数值模拟和分析. 流体团在VW(van derWaals)分子长程力和表面张力以及黏性力的共同作用下开始扩散，纳米尺度厚的先驱膜在VW力达到一定值时缓慢生成，它的长时间演变的剖面形状表现为与理论结果一致的1/x次律. 膜的前沿------接触线随时间演变具有幂次律，这种对时间的依赖关系也在实验结果(Leger, 1984)中得出. 分界面的相对拉伸对时间也具有幂次相似律，但幂次指数比前者要稍微大一点.

2007, 23(4): 455-459. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-437

PDF

硅烷对JP10和煤油点火特性影响的激波管研究

王苏范秉诚何宇中崔季平

在JP10和煤油点火特性激波管实验的基础上，实验研究了硅烷对这两种典型高碳数碳氢燃料点火特性的影响. 在预加热到70 C的激波管上，采用缝合运行条件获得了近7ms的实验时间，将实验延伸至低温区. 采用气相色谱分析和高精度真空仪直接测定压力相结合的方法，确定了燃料气相浓度，解决了高碳数碳氢燃料点火激波管实验时由于管壁吸附影响燃料气相浓度确定的困难. 实验记录了点火过程中OH自由基发射强度变化，并作为判断点火发生的标志. 实验温度范围880~1800K, 压力范围0.16~0.53\,MPa. 当硅烷加入量约为燃料的10%~15%(摩尔比)，质量比为2%~3%, 观测到明显的点火促进作用. 该研究对超燃研究中发动机设计、燃料选择等方面具有直接的工程意义，也可用于检验燃烧化学动力学模型的合理性.

2007, 23(4): 460-465. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-462

PDF

微重力下薄燃料表面火焰传播的地面窄通道模拟

张夏

对微重力下薄燃料表面逆风火焰传播的地面窄通道模拟，进行了量纲分析，并通过火焰传播图像记录进行了实验验证. 结果表明，减小实验段特征尺寸可以实现微重力燃烧的地面模拟.在各种氧气浓度条件下，竖直和水平窄通道内的火焰传播速度随气流速度的变化趋势完全不同，而且，水平窄通道可以有效限制自然对流，而竖直窄通道较难. 当通道高度增大时，竖直和水平窄通道中，火焰传播速度和吹熄极限速度都不同程度地增大，这是热损失减小、火焰面遇见的气流速度减小以及自然对流速度增大3个因素的综合结果. 对于水平窄通道，1cm是一个可以定性模拟微重力下自然对流的尺寸. 对于竖直窄通道，则需要高度更小的窄通道来限制自然对流.

2007, 23(4): 466-472. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2005-555

PDF

广义对流扩散方程的隐式特征线混合元方法

武文华李锡夔

提出了一个广义对流扩散方程的混合有限元方法，方程的基本变量及其空间梯度和流量在单元内均作为独立变量分别插值. 基于胡海昌-Washizu三变量广义变分原理结合特征线法给出了控制方程的单元弱形式. 混合元方法采用基于一点积分方案并结合可以滤掉虚假的数值震荡的隐式特征线法. 数值结果证明了所提出的方法可以提供和四点积分同样的数值计算结果，并能够提高计算效率.

2007, 23(4): 473-478. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-257

PDF

微薄梁三点弯曲的尺度效应研究

冯秀艳郭香华方岱宁王自强

应用高灵敏度的力传感器以及时间序列电子散斑干涉法，同时测出了不同厚度纯镍薄片三点弯曲试件的抗力与变形，得到薄梁中心点处的载荷与挠度曲线. 应用Fleck和Hutchinson的偶应力理论，结合平面应变弯曲模型，建立了薄梁处于弹性状态和弹塑性状态的控制方程, 应用Runge-Kutta法进行数值求解，并将计算得到的载荷-挠度曲线以及无量纲化弯矩-表面应变曲线和实验结果进行了比较. 在理论计算过程中，没有拟合任何材料参数，所有的材料参数均来自实验测量的结果，材料特征尺度也是根据Stolken和Evans的工作给出的. 结果表明: 应用偶应力理论预测的结果和实验结果符合良好，而经典理论的预测结果与实验不相符合.

2007, 23(4): 479-485. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-274

PDF

板材三维曲面翻边的逆成形预示与修边线确定

张向奎鲍益东胡平胡斯博郎志奎王宇

基于全量塑性理论和考虑任意形状压料面影响的一步成形有限元逆算法，提出一种板材三维曲面翻边成形和三维修边线的快速模拟方法，能够真实模拟三维翻边过程，进而高精度地确定翻边高度和修边线轮廓形状. 收缩和伸长两种典型的翻边成形模拟结果与基于增量塑性理论的有限元正算法比较，表明了该方法的有效性和高效率.

2007, 23(4): 486-494. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-500

PDF

新的复合材料格栅加筋板的平铺等效刚度法

吴德财徐元铭贺天鹏

针对薄壁复合材料格栅加筋结构的受力特点，在改进原有力学假设的基础之上，推导了一种新的平铺等效刚度计算方法，它充分考虑了筋条和面板之间的相互作用. 通过格栅单元结构布局形式的参数化表示，建立了通用的力学分析模型；该模型可用于分析各种结构布局形式和面板铺层方式下的结构总体屈曲问题，故对于航空航天结构设计非常有用. 结合Rayleigh-Ritz方法，推导出了求解格栅加筋板屈曲载荷的通用线性特征方程；最后，分析了多种类型格栅结构的算例，并与现有的各种方法进行了比较，结果更为精确，因而对格栅加筋结构的优化设计具有很好的应用价值.

2007, 23(4): 495-502. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-221

PDF

热载荷下压电复合板有限元建模与形变控制

蒋建平李东旭

热载荷是引起在轨空间结构形变的重要因素之一，采用压电材料对结构热变形进行主动补偿，需要建立热、电、力场相互耦合的动力学模型. 基于高阶位移场、高阶电势分布和线性温度模型，推导了压电复合板结构的热、电、力场耦合的高阶有限元模型. 通过对压电双晶片梁的分析，得到了压电片中电势沿厚度方向的抛物线型分布，而非通常文献中假设的线性化分布模型的结果. 针对表面粘贴压电片的压电复合板，计算了热载荷作用下压电复合板的变形、传感器的电压以及主动补偿后的结构变形，与文献给出的结果基本一致，验证了模型的正确性. 同时还指出热电效应对结构变形和传感器电压具有十分重要的影响.

2007, 23(4): 503-509. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-522

PDF

垂直磁压电材料界面三维裂纹的超奇异积分法

朱伯靖秦太验

应用有限部积分概念和广义位移基本解，垂直于磁压电双材料界面三维复合型裂纹问题被转化为求解一组以裂纹表面广义位移间断为未知函数的超奇异积分方程问题. 进而，通过主部分析法精确地求得裂纹尖端光滑点附近的奇性应力场解析表达式. 然后，通过将裂纹表面位移间断未知函数表达为位移间断基本密度函数与多项式之积，使用有限部积分法对超奇异积分方程组建立了数值方法. 最后，通过典型算例计算，讨论了广义应力强度因子的变化规律.

2007, 23(4): 510-516. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-417

PDF

正常及骨关节炎软骨细胞黏弹性研究

陈维毅张全有卫小春王小虎李晓娜

采用前交叉韧带切断术造骨关节炎(OA)动物模型，并采用微管吸吮技术和标准线性黏弹性固体模型研究正常及OA软骨细胞的黏弹性特性. 实验研究表明：OA软骨明显退变，大体评分及Mankin's评分均明显高于正常软骨. 正常软骨细胞直径与OA软骨细胞直径的差异无显著意义，而正常软骨细胞与OA软骨细胞的黏弹性特性存在明显差异，正常软骨细胞的平衡模量E , 瞬间模量E0及表观黏性明显高于OA软骨细胞. 除正常软骨细胞平衡模量E 仅与细胞直径有微弱相关性且具有统计学意义外，其余黏弹性参数均与细胞直径以及其直径和微管直径比率无相关性.

2007, 23(4): 517-521. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-466

PDF

太阳帆日心悬浮轨道附近的相对运动

龚胜平李俊峰高云峰宝音贺西

研究悬浮轨道附近的编队飞行问题，推导了悬浮轨道附近的相对运动方程. 由于编队太阳帆之间的距离与帆到太阳的距离的比值为小量，将相对运动方程在悬浮轨道附近线性化，得到了线性化方程. 基于该线性化方程，考虑了悬浮轨道附近的几种编队控制方法，只需通过调节太阳帆的姿态来进行简单的控制. 其中包括一种被动编队控制策略，该控制策略具有实现简单、稳定区域大的特点，具有很好的工程应用前景. 最后基于非线性方程对每种编队策略进行了数值仿真验证，数值结果表明该控制方法能实现编队.

2007, 23(4): 522-527. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-254

PDF

液滴在大振幅振荡剪切流动中的非线性行为研究

陈全俞炜周持兴

利用YB模型预测了黏性液滴在黏性基质中的形状和取向的非线性变化，并对比前人的理论和实验工作，讨论了YB模型大振幅剪切流场中的适用性. 还着重讨论了非线性行为的评估，提出了``峰高比加和法''和``峰面积比加和法''两种新的评估方法.

2007, 23(4): 528-532. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-346

PDF

Casimir力和静电力驱动下同轴圆柱管模型的GHz振动

李海军郭万林

提出了一种双层同轴圆柱管振动的力学模型，并用连续介质力学的方法分析了该模型分别在Casimir力和静电力驱动下的振动特性. 计算结果表明，在理想情况下，如果模型管间距达到1纳米量级，Casimir力和静电力有可能驱动该模型达到GHz甚至更高量级频率的振动，这说明Casimir力和静电力驱动GHz的振动具有理论上的可行性.

2007, 23(4): 533-537. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-381

PDF

高频纵向导波在钢杆中传播特性的研究

何存富孙雅欣吴斌王秀彦刘增华

计算了钢杆中纵向轴对称导波模态的衰减频散曲线和群速度频散曲线. 分析了1~3MHz范围内高频纵向轴对称超声导波在钢杆中的传播特性. 理论分析表明，各高阶纵向模态都存在一个衰减最小值，在此衰减最小值所对应频率下的高阶模态能传播较远距离，可用于钢杆导波检测. 建立实验系统，采用轴对称同端激励接收的方法，根据第1次端面回波做出群速度和端面回波幅值随频率变化曲线，实验结果与理论分析基本吻合. 表明考虑材料衰减特性的钢杆频散曲线可以作为实验指导依据.

2007, 23(4): 538-543. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-271

PDF

高速移动荷载下黏弹性半空间体的动力响应

周华飞蒋建群

分别以移动荷载和黏弹性半空间体模拟运动列车荷载和地基，分析了地基在运动列车作用下的动力响应. 首先采用Green函数法求解黏弹性半空间体在各种移动荷载模式作用下的动力响应的解析解，包括恒常和简谐移动点源、线源和面源荷载. 然后采用IFFT算法和自适应数值积分算法计算解析解中的二维积分，得到了包括低音速、跨音速和超音速移动荷载作用下位移的数值结果. 最后分析了速度对位移的分布和最大值的影响，发现当速度大于Rayleigh波速时，位移发生显著变化.

2007, 23(4): 545-553. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2005-460

PDF

连续体结构拓扑优化应力约束凝聚化的ICM方法

隋允康叶红玲彭细荣张学胜

为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难，提出了应力约束化凝聚化的ICM方法. 在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后，提出了应力约束凝聚化的两条途径：其一为应力全局化的方法，其二为应力约束集成化的方法. 由此建立了多工况下以重量为目标、以凝聚化应变能为约束的连续体结构优化模型，并利用对偶理论对优化模型进行了求解. 4个数值算例表明：该方法具有较高的计算效率，得到的拓扑结构比较合理，不仅适用于二维连续体结构，也适用于三维连续体结构.

2007, 23(4): 554-563. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-043

PDF

基于线抽样的可靠性灵敏度分析方法

宋述芳吕震宙傅霖

提出了一种基于线抽样的可靠性灵敏度分析方法. 线抽样可靠性分析中，结构失效概率Pf是由每个抽样样本对应的失效概率Pfj 的算术平均值来计算的，由此可知Pf对基本变量分布参数\theta 的灵敏度\partial Pf / \partial \theta可以表示为Pfj 对\theta 的偏导数\partial Pfj / \partial \theta的算术平均值，而\partial Pfj / \partial \theta 则可以很容易地由Pfj与基本变量分布参数\theta 的解析关系求得. \partial Pfj / \partial\theta 和\partial Pf / \partial \theta的计算公式被详细推导. 可靠性灵敏度分析的线抽样方法继承了线抽样法的优点，诸如精度高、收敛快且适用于高维及多模式情况等. 这些优点由算例证实.

2007, 23(4): 564-570. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-220

PDF

界面裂纹萌生与扩展的分子动力学模拟

尚福林北村隆行

运用分子动力学模拟方法研究了裂纹在界面端处萌生与沿界面扩展的临界条件.模拟考虑了一双相材料的3种模型，即构成90°/90°和90°/180°夹角的两个界面端和一个界面裂纹.模拟采用了包含原子区域与连续区域的并发型多尺度模型，即在界面端尖端和裂纹尖端附近采用分子动力学(MD)方法，MD区域之外则按照线弹性有限元方法分析.结果表明，在断裂启动时刻，3个模型沿界面的最大应力均达到界面理想强度；而且，其界面能恰好足以克服界面材料的本征内聚能.因此，界面端裂纹萌生与沿界面扩展的断裂条件可以通过界面理想强度和内聚能联系起来.并基于模拟计算结果提出了界面断裂启动的统一准则.

2007, 23(4): 571-576. doi:10.6052/0459-1879-2007-4-2006-199

PDF

留言板

2007年第23卷第4期

通知公告MORE+

精品文章MORE+

下载中心

作者中心

留言板

2007年 第23卷 第4期

通知公告MORE+

精品文章MORE+

下载中心

作者中心

2007年第23卷第4期