含周期裂纹的平板弯曲波反射与透射问题的研究

受损伤的固体中含有的微裂纹或微孔洞往往具有周期性,对含周期性缺陷的结构中弹性波分析是力学研究中的重要课题,它直接关系到结构的强度和使用寿命。目前对损伤固体中弹性波散射与透射研究结果主要是弹性动力学平面问题。本文基于弹性动力学理论,分析研究了含有横向周期裂纹的平板中弯曲波的反射与透射问题。给出含有横向周期裂纹的平板中弯曲波的反射波与透射波系数的数值结果。     

激光辐照材料表面非Fourier热传导问题的半解析解

针对有较长热驰豫时间的材料在表面受到激光脉冲照射时的非Fourier热传导问题,利用Laplace、Hankel变换及其逆变换,给出了一个半解析解.数值仿真表明,该半解析解能够清晰显示非Fourier热传导问题中的热波现象.     

由激光辐照固体表面引起的非Fourier三维传热问题的解析解

针对激光束瞬间加热物体表面时,材料表面附近温度场变化的问题,建立了基于非傅里叶热传导理论的三维热传导数学模型. 考虑了激光束的聚焦特征,即热量或高温主要集中在光束中心附近的局部区域,且沿材料表面切向呈非均匀分布. 利用积分变换技巧,得到了问题Laplace逆变换的解析形式,从而给出了新的温度场解析解,并据此分析了传热过程中固体内部的温度场演化规律及特征. 数值计算结果显示,该问题的温度场呈现出明显的非傅里叶传热特征,与经典的热传导的扩散形式不同,它是以波的形式进行传热的.      

超声波在固体中沿圆柱形空腔散射的可视化研究

采用和金属声速接近的光学玻璃为样品.利用研制的动态光弹成像系统,研究了玻璃内圆柱形空腔对脉冲纵波和横波的散射情况,拍摄了纵波入射一对横穿圆柱形空腔的传播图像,记录了0～99.9 μs时间内超声波声场散射的传播规律,利用开发的软件系统计算了超声波的爬波速度,并绘制了传播区域的声应力场图.由此来模拟超声波在非透明固体材料空腔中的传播行为,为超声波检测固体材料内部和表面缺陷提供了实验依据.     

大学物理中氢原子散射态精确解的推导

研究分波法在研究原子散射中的重要作用,计算出氢原子的散射态性质,推导出精确的按"k/2π标度"归一化的氢原子散射态的解波函数以及相移表达式,并给出它的散射振幅的解析性质.结果可推广到处理氢原子的其他散射问题.     

物体表面热属性温度触觉识别实验研究

采用所研制的温度触觉传感器进行了材料热属性识别研究,温度触觉传感器由恒温元件保持传感器恒温,由测温传感元件检测接触面的温度信号,基板为传感器提供支架.分析了基于温度触觉的物体表面热属性识别方法机理,认为不同形态的物体表面可等效为光滑物体与薄空气层组成的表面空气层模型.对不同表面形态和不同材料被测物体的温度触觉热传导进行了仿真和实验.测试实验结果表明,所研制的温度触觉传感器能较好地识别不同热属性的物体,对不同表面形态的大理石也有较好的识别效果.表面空气层模型能较好地解释表面形态对温度触觉结果的影响.     

层状介质模型的散射波场

运用逆散射序列方法能去除自由表面和内部多次波.通过研究正散射序列的性质,讨论了散射序列与一次波和多次波的关系,指出了用散射理论描述多次波和一次波的步骤和方法;此外,讨论了Bom近似与逆散射序列成像之间的差异.研究结果表明Bom近似成像法仅对于小扰动量适用,对于大扰动量,Bom近似值会产生较大的误差,而运用逆散射序列成像可以得到模型参数的精确值.     

热冲击下理想黏结三明治板的分数阶广义热弹性问题分析

为了研究对称热冲击作用下三明治板的广义热弹动态响应,假定三明治板连接界面处为零阻抗理想黏结,材料特性参数随温度变化,采用分数阶广义热弹性理论,给出了层合板广义热弹耦合的控制方程.基于拉普拉斯变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了无量纲温度、位移及应力的数值解.重点讨论了热传导系数、密度和比热容等材料参数在界面处的变化对热传递及结构响应的影响,同时考虑了分数阶参数及温度相关性参数的影响效应.计算结果表明,温度、位移和应力随界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小而增加;分数阶参数对温度和应力的影响较大,对位移影响较小;温度、位移和应力的幅值随温度相关性参数的增大而减小.界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小促进热沿板厚方向的传导,分数阶理论和材料的温度相关性对温度、位移和应力的分布影响显著.     

球体表面受任意周期热扰动时非傅里叶导热的求解与分析

为研究球体表面遭受任意周期温度变化这类非傅里叶传热情形下的热波传播特性,采用双曲线型热传导方程来描述该超急速热传导问题。首先,利用分离变量法和Duhamel积分原理,得到了球体表面温度突然变化时和以简谐规律周期变化时这两种情况下的解析解;然后,在此基础上应用傅里叶级数展开法和叠加原理,获得了球体表面温度任意周期变化时的非傅里叶热传导的温度场。利用得到的解析表达式进行数值模拟,分析了不同热松弛时间、不同时刻和不同位置对温度响应的影响,讨论了非傅里叶热传导模型所给出的温度响应与傅里叶热传导模型的差别。结果表明:非傅里叶热传导模型所给出的温度响应曲线存在一系列有序的阶跃点,其响应的幅值随着热松弛时间的减小而减小。这种方法能够处理许多在生产实际中具有周期边界条件的非傅里叶热传导问题。     

粗糙表面TE散射的Monte Carlo摸拟

研究了随机粗糙表面的电磁散射问题.在用数值方法研究粗糙表面电磁散射过程中,经常遇到大型的数值计算问题,为此提出一种新的基于积分方程的区域分散算法.采用这种算法,可以将大型计算问题分解为几个小型的问题进行求解.用此新的算法对粗糙表面的散射进行了Monte Carlo模拟.散射计算结果与用直接反演的计算比较结果表明,两种方法符合很好,从而证明了所提方法的可行性.另外,从散射结果我们也得到粗糙表面的背向加强现象.     

Thermal wave propagation in graphene studied by molecular dynamics simulations

The transient heat conduction in both armchair and zigzag-edged graphene ribbons pulsed by local heating with a duration of 1 ps was studied using nonequilibrium molecular dynamics simulations. The results show that the heat pulse excites two waves which indicates non-Fourier heat conduction. One of the two waves is a sound wave （first sound）, which has macroscopic momentum and propagates at the speed of sound. The other is a thermal wave （second sound）, whose propagation speed is 1/√3 of the sound velocity. The sound wave excited by the heat pulse is a longitudinal wave, whose energy is only transported in the longitudinal direction. The thermal wave excited by the heat pulse is generated by transverse lattice vibrations, with the energy only having the transverse component. The observed anisotropy of the transient heat conduction suggests that the system is in a non-equilibrium state during propagation of the heat pulse. Further statistical analyses show that the displacement of the heat pulse energy is related to the time as 〈σ2〉 ∝ t^1.80, which implies that heat transport is ballistic-diffusive transport in graphene. The higher proportion of the ballistic transport will lead to stronger heat waves. At the crest of the thermal wave, energy is transported ballistically, while in the diffusive region and during attenuation of the thermal wave, the energy is transported diffusively.     

地物温度波及其应用

根据热传导方程和热传导的付里叶定律,推导出地物温度波和热流密度波的表达式,提出一些修正因素,并讨论温度波在热红外遥感,气象学和建筑学中的应用。     

介质覆盖曲表面上的行波效应

文中运用积分方程法，并结合矩量法，研究涂覆质量时涂覆介质对细长光滑理想导电同表面上行波散射的抑制作用，并得到涂覆介质电磁参数及涂覆厚度变化时对行波散射抑制效果的变化规律。     

冲击与热载荷作用下结构应力波与变形波的计算

利用有限元法,提出了一种应力波及变形波的计算方法,并对一些典型结构进行了运算．结果表明,应力波和变形波是造成结构破坏的重要因素,热应力对应力波的变化也有很大的影响．该方法收敛速度快,数值稳定性好,简单实用．     

在准1维分子晶格模型中的量子孤波

通过使用数态方法和准离散多标度方法,研究了准1维分子晶格模型中的量子孤波解,表明在这种模型中,不仅存在运动的量子孤波,也存在静态的量子孤波（即量子内禀局域模）.利用所获得的量子孤波解,进一步研究了量子孤波的能级,得知量子孤波的能量是量子化的,这种非线性的量子化特性,可能导致在这种材料中观察到像量子化的热输运等奇妙的量子化现象.     

一维非线性热传导方程的孤波解

研究了线性情形中热传导方程的局限性,在此基础上考虑到热传导方程中导热系数、比热容、密度与温度的关系。导出了非线性热传导方程,并求出了几类非线性热传导方程的孤波解．     

四川盆地北部热史波动模型的建立和应用

基于四川盆地北部沉积波动的特点,结合该区的实际地质特征,在该区初步建立了热史波动模型,并应用该模型结合镜质体反射率古温标对四川盆地的大地热流史演化进行恢复,同时利用磷灰石裂变径迹数据对模拟结果进行检验.模拟实验结果表明:志留纪至二叠纪大地热流值波动上升,波动幅度不大,热流值总体相对较低(50 mW/m2),此阶段热流值的波动主要是在海西构造运动作用下,地壳抬升或下降造成的;二叠纪至早侏罗世,是本区热流值最高阶段,最高可达56mW/m2,并且持续时间达到35 Ma,之后降低;此后大地热流值随时间波动上升.从热史波动曲线可以看出,这些波动主要是各期构造运动作用造成地层的抬升剥蚀而形成的.波动热史模型模拟的结果为该区成藏演化史研究奠定了基础.     

脉冲热流作用下球体内的非傅立叶热传导

分析了球形物体表面遭受一随时间变化脉冲热流时的双曲型非傅立叶热传导问题．给出了此类超急速传热情形下的热传导方程、边界条件及初始条件的无量纲形式,采用Ｌａｐｌａｃｅ变换技术,求得了任意时刻球体内部温度分布的解析解．作为算例,计算了方波脉冲这类随时间变化热流作用下球体内的温度变化,结果表明,该类超急速热传导问题与常规的傅立叶热传导相比具有明显不同的特征     

带电椭球粒子对电磁波的散射

通过求解给定边界条件下的Maxwell方程，给出了带电长椭球粒子对正入射于介质上的电磁波的散射解。在椭球坐标系下对矢量波方程进行分离变量，其解为关于椭球波函数的表达式。在边界条件的处理上，以往不考虑带电情况时仅采用椭球边界上电磁场切向分量连续的条件，而当考虑粒子带电以后，我们对磁场分量连续的条件进行了修正，并引入了面电导率参数。通过讨论发现，散射强度函数除了和以往考虑的几何物理参数有关外，还和面电导率紧密相关，而且面电导率的大小决定是否考虑带电影响。     

粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热过程的数值模拟

应用有限元软件ANSYS研究了粉煤灰泡沫塑料复合保温材料(FP材料)的传热机理.材料导热系数数值模拟结果与实测结果具有很好的一致性,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的数值模拟.根据分析结果,提出了对保温材料设计和制备时的一些建议.