降雨入渗过程中土质边坡的固-液-气三相耦合分析

边坡降雨入渗过程伴随着地下水湿润锋面的推进、孔隙气体的迁移和土体的变形,涉及土体固-液-气三相耦合作用.以往对边坡在降雨入渗条件下的非饱和渗流过程及其对边坡稳定性的影响研究大多基于单相流（Richard方程）模型或水-气两相流模型,而较少从固-液-气三相耦合角度分析孔隙气体迁移和土体变形对降雨入渗过程和稳定性变化过程的影响.本文基于连续介质力学原理和混合体理论,建立了边坡土体固-液-气三相耦合数学模型和有限元数值模拟方法.采用Liakopoulos砂柱排水实验成果验证了耦合模型和计算程序的正确性,深入分析了气体边界条件对排水过程的显著影响.在此基础上,采用固-液-气三相耦合模型,研究了土质边坡在降雨入渗过程中的地下水渗流、气体迁移以及变形和稳定性演化过程,揭示了孔隙气体迁移过程和土体变形过程对边坡湿润锋面的推进以及稳定性变化的阻滞和延缓作用.研究成果对于暴雨诱发滑坡机理与防治研究具有一定参考价值.     

介电弹性体驱动器的稳定性分析

介电弹性体（dielectric elastomers，DE）是制造智能主动驱动器最有潜力的电致活性聚合物（electroactive polymer，EAP）材料．在介电弹性体薄膜2个相对表面均匀涂覆柔性电极，施加电压后，由于静电力作用，介电弹性体薄膜沿电压施加的方向收缩，而在垂直于电压施加的方向扩展延伸．介电弹性体薄膜厚度变小导致施加在薄膜上的电场更高，当施加的电场超过其临界电场时，介电弹性体薄膜被击穿，驱动器失稳．本文基于非线性场机电耦合理论的介电弹性体稳定性分析方法，应用含有2个材料常数的弹性应变能函数模型对介电弹性体进行稳定性分析．得到材料常数比七值越大，对应的介电弹性体材料或驱动器的稳定性越高，它可以指导介电弹性体驱动器的设计．最后，把这种方法推广到应用多个材料常数的弹性应变能函数分析介电弹性体稳定性．     

水垫塘反拱底板静动力耦合分析及安全评价

泄水建筑物水垫塘底板稳定是实现泄洪消能防冲的关键所在，反拱底板工作条件复杂，其受力和破坏过程表现为高度非线性、耦合性．针对工程实践中所关注的水垫塘反拱底板安全问题开展了系统的研究．揭示了反拱底板在复杂工作条件下的受力机理和失稳模式；研究了水垫塘内的水动力荷载特性；基于粘结滑移、非线性接触理论，提出一种适用于反拱底板结构体系的非线性耦合静动力分析方法，该方法可反映水动力荷载-底板-锚筋-基岩（拱座）的耦合作用和底板结构失稳的动态过程．该方法充分考虑了多种非线性因素及静动力耦合效应，全面揭示了水垫塘反拱底板的工作条件、受力机理、失稳动态过程、影响稳定性的关键因素．     

基于MRT-LBM的分形裂隙网络渗流数值模拟

单一裂隙渗流规律的研究是岩体裂隙网络渗流规律及渗流场与应力场耦合作用研究的基础和关键．由分形插值算法重构天然粗糙裂隙面，用LatticeBoltzmann方法的MRT—LBM模型，在岩石粗糙裂隙表面微观结构的层次上，对两种具有不同垂直比例因子的粗糙裂隙面进行了数值模拟，得到优势渗流路径长度后，预估了渗透率．针对难以找到优势渗流路径的天然裂隙网络，在数值试验的背景下，提出了一个新的预估渗透率的截面渗透率加权法．该算法不具体针对某条优势路径或某些较优势路径，而是考虑每个截面对阻碍流体通过的贡献．接着对两组基于图像处理的天然裂隙网络进行了数值模拟，预估了各自的渗透率并再现了偏流现象，发现优势渗流路径在演化初期已具雏形，以后逐渐被强化．此外，使用该方法可以清楚地观察到渗流网络中的局部流体流动细节，局部分支路径回流和局部漩涡可能同时存在．证明了该方法的有效性，并为后期的跨尺度渗流模拟奠定基础．     

计算力学中的高精度数值分析新方法--复合单元法

提出一种用于获取工程结构静动力学特性的高精度数值分析新方法－－复合单元法，在对结构进行离散后，定义两组自由度坐标体系来描述离攻的位移场，基于节点坐标体系，应用常规插值多项式构造出位移场ＵＦＥＭ（ε），基于场坐标体系，应用经典力学解析解构造出位移场函数ＵＣＴ（ε），然后将其复合而形成复合位移场Ｕ（ε）和复合形状函数，并据此计算复合单元的刚度及质量矩阵，最后进行静动力分析，可较大提高了计算力学中数值分     

气动热-气动弹性双向耦合的高超声速曲面壁板颤振分析方法

建立了气动热、气动弹性双向耦合高超声速二维曲面壁板颤振分析方法．基于柯西霍夫假设和冯卡门非线性应变．位移关系，建立了考虑几何非线性的二维简支曲板的气动．热．弹性分析方程；使用迦辽金方法对方程离散处理，采用四阶龙格．库塔法求解微分方程；三阶活塞理论用于气动力分析；使用参考温度法和平板气动热公式计算气动热．研究中重点考虑：1）气动热与气动弹性双向耦合，既分析气动热对结构刚度的影响，又分析气动弹性对气动热的影响；2）结构温度随飞行时间的积累效应；3）弦向和厚度方向非均匀温度分布的影响；4）曲面壁板的初始变形对壁板颤振发生时刻的影响．通过与传统的只考虑气动热．气动弹性单向耦合的分析结果进行对比，发现基于气动热和气动弹性双向耦合的壁板颤振分析结果更危险，这一点在精确分析中应当予以重视．     

考虑非线性多孔弹性介质热流固耦合动力响应模型

基于Biot波动方程及热弹性动力理论,Darcy定律及修正的Fourier热传导定律,考虑流固两相介质的压缩性,渗流速度对热扩散的影响及温度梯度对渗流速度的影响,建立了饱和多孔弹性介质热流固完全耦合的动力响应模型（THMD）及控制方程,该模型可退化为基于传统Fourier热传导定律的热弹性动力模型（TMD）.最后,利用Laplace变换分析了地表作用有随时间变化热/力源条件下的一维热动力响应问题,讨论了反映土体缩性的Biot模量、热水渗透系数对结果的影响,并与热弹性动力模型结果进行比较,验证了结果的正确性.     

基于尖点位移突变模型的多夹层盐穴储气库群间矿柱稳定性分析

考虑到盐穴储气库群问矿柱失稳破坏可以看成矿柱变形从连续逐渐变化到系统发生突变的过程，是一种典型的非线性突变问题．本文建立了盐穴储气库群间矿柱稳定性分析的尖点位移突变模型，克服了单纯采用有限单元强度折减法计算矿柱稳定性安全系数过程中不能精确量化失稳判别标准的缺点，大大提高了矿柱稳定性安全系数模拟计算精度．利用上述模型研究了埋深、内压、矿柱宽度、蠕变时间等因素对多夹层盐穴储气库群间矿柱稳定性影响规律，并实例计算得到国内某盐穴储气库Y一1和Y一2间矿柱的稳定性安全系数，给出相应作业参数推荐值．计算结果表明：尖点位移突变模型具有很好的实用性，能精确给出矿柱稳定性安全系数；矿柱安全系数随着埋深和运行时间增加而降低，随着内压和矿柱宽度增加而增加．由于Y-1，Y-2盐穴储气库为采卤形成的溶腔再利用，导致矿柱宽度过小，造成矿柱稳定安全系数低，受到内压、运行时间、内压差和采气降压速率影响较为显著，建议内压不低于7MPa，使用年限不大于5年，内压差不大于3MPa，采气速率不大于0．50MPaJday．     

应用MDDES的飞行器气动／结构耦合抖振数值模拟

严重分离流动非定常效应是造成现代飞行器发生抖振的主要因素，因此，准确模拟飞行器分离流动是开展飞行器抖振研究的基础．本文在综合考虑现代计算机资源以及分离流流动模型可信度的基础上，建立了基于MDDES（Modified Delayed Detached Eddy Simulation）的分离流非定常数值模拟方法，通过对典型的战斗机大攻角分离流模拟计算，对计算方法进行了验证．在此基础上，综合利用RBF径向基函数技术与无限插值方法建立高效的、鲁棒性强的动网格技术，结合模态空间下结构动力学方程，建立了飞机气动／结构耦合抖振数值模拟平台，对某战斗机大攻角下边条涡干扰引起的垂尾抖振问题开展研究．数值结果显示：通过对流场中涡破裂位置的压力脉动的时域响应进行的频谱分析表明，不同尺度的涡结构脉动频率覆盖了垂尾的结构固有模态频率，相比较雷诺平均Navier-Stokes方程，MDDES方法能够分辨出更细致的、更高频率的小尺度涡结构；与颤振明显的区别，各阶模态位移加速度响应由自身模态所主导，一阶弯曲与一阶扭转模态存在强烈的耦合，使结构产生加速度，承受较大的惯性力载荷冲击，是引起结构疲劳的主要因素，验证了所采用数值手段和相应方法的有效性．     

垃圾填埋场沿衬垫界面的地震稳定性及永久位移分析

提出了垃圾填埋场的三楔体极限平衡分析法，考虑水平地震力，得到了垃圾填埋场沿衬垫界面滑动的安全系数和屈服加速度系数的近似解．参数分析表明：填埋场衬垫界面和填埋体的抗剪强度以及垃圾坝高度等直接影响填埋体沿衬垫界面的地震稳定性和屈服加速度系数．结合一维等效线性动力响应分析及Newmark法对垃圾填埋场在地震荷载作用下沿衬垫界面的永久位移进行了分析．结果表明：屈服加速度系数ky与最大水平等效地震系数kmax之比、场地特性和输入地震波的幅值及频谱特性等因素对地震永久位移均有一定影响．     

深部岩体传热机理的研究现状与进展

基于国内外深部工程普遍面临的高温状况，探讨了深部高温的形成机制与影响因素。围绕岩体导热性质研究、水热耦合迁移问题和工程环境对传热的影响三个方面阐述了深部岩体传热机理的研究现状，目前的研究成果主要体现在建立了深部工程的热交换理论体系、矿山地热学的理论体系和地下工程制冷降温系统的热力学基础。在总结分析的基础上，确立了深部岩体流固耦合传热问题的研究思路：开展深部工程区域的的渗流场监测和开展岩体的流固耦合传热实验和建立岩体在应力-渗流-温度耦合条件下的传热模型，揭示深部岩体的传热机理。     

海杂波频谱的多重分形特性分析

本文主要研究海杂波频谱的多重分形特性并分析其影响因素．首先介绍了将多重分形理论引入到海杂波频谱分析中的理论基础，然后，采用X波段与S波段相参雷达实测数据验证海杂波频谱的多重分形特性，并采用多重分形去趋势起伏分析（MF-DFA）法对海杂波频谱进行多重分形特性分析、分析结果表明海杂波频谱是一种受长程相关性和概率分布共同影响的多重分形序列，并且频域多重分形参数广义Hurst指数对海杂波单元与目标单元具有一定的区分能力．此外．通过分析广义Hurst指数的影响因素还发现FFT时所采用的时间序列长度对广义Hurst指数影响相对较大，而FFT点数对其影响相对较小．     

电脉冲作用下Al-22％Si合金的价电子理论研究

基于固体与分子经验电子理论（EET），计算了Al—22％Si合金熔体相价电子结构参数，研究了铝硅合金熔体基元键络对温度（能量）变化的敏感性及其对组织形态的影响．结果表明，低过热铝硅合金熔体中n4值较大的Si-Si团簇为过共晶铝硅合金初生硅形核提供了核心，对其周围的Al—Si团簇产生强烈的“类拖曳”效应；熔体温度的变化较明显地影响了该核心键络的稳定性，从而影响了组织形态；脉冲电场作用于合金熔体后，不可恢复地改变了Si-Si团簇键络稳定性，从而对合金凝固组织形态起到变质作用，施加电脉冲的能量越高，Si—Si团簇越不稳定，电脉冲孕育效果越显著．     

大空间索支承结构火灾下力学性能理论分析与数值模拟

大空间索支承结构近年来在我国大型公用建筑中得到了迅速的发展，然而，由于多采用高强度钢索等作为主要承重构件，而钢材在火灾高温下弹性模量和屈服强度都会急剧下降．此外，钢索往往无法进行防火保护．基于这样的背景，对几种典型的大空间索支承结构——索桁架、张弦梁和预应力索网等火灾下的力学性能进行了分析研究，推导了考虑几何非线性与高温下钢索材料非线性等影响因素下的理论计算公式，对于部分难以解析求解的情况，利用ANSYS有限元计算软件进行了数值模拟，得到了火灾升温过程中计算模型位移以及钢索中预应力随温升的变化规律，并给出了大空间索支承结构火灾升温下的具体计算公式与设计中应注意的问题，可以为设计人员提供一定的借鉴作用．     

堆积体地层隧道围岩注浆效果水-力耦合分析

根据饱和非饱和渗流理论,结合公路隧道工程实例,通过渗透力与应力耦合的三维有限元模拟,分析了注浆层厚度、围岩与注浆层渗透系数比对堆积体地层隧道涌水量以及对围岩和支护结构的影响.分析结果表明:①注浆层厚度对涌水量影响较小,注浆层渗透系数对涌水量影响很大,控制注浆层渗透系数在1.0E-9 m/s以下可以有效地满足隧道施工和安全运营的需要;②水-力耦合效应使围岩应力、位移、塑性区范围及支护结构应力增大,注浆对其具有明显的改善作用.     

岩石节理法向加载非线性变形本构模型研究

鉴于节理法向变形的经典指数模型和双曲线（BB）模型的中应力水平加载阶段变形与部分试验结果存在偏离的不足，采用柔度变形法建立了节理法向加载非线性变形的新本构模型．讨论了节理在法向单调加载条件下变形基本规律，提出了完备的节理法向本构方程应满足的3个基本条件．分析指出基于应力变形坐标系的节理法向本构改进模型：统一指数模型和改进双曲线模型在数学上均是不完备的．选择柔度变形（Cn-u）坐标下介于双曲线和经典指数2种传统模型之间的单调递减柔度变形曲线，使其满足法向变形基本条件，建立了节理法向变形本构三参数模型．分析柔度变形曲线存在的两类主要形式，推导了节理法向变形g-δ本构模型和g-λ构模型的具体数学表达形式，并初步分析了模型参数的取值范围及其相关地质影响因素．引用已有不同岩石节理法向变形试验数据，对2种本构模型验证分析表明：g-λ型既可以适用于耦合节理法向变形又适用于非耦合节理法向变形，同时提出的节理法向变形譬．碳型较BB模型、经典指数模型及对数模型能更好地与试验结果吻合．     

单分散球形微／亚微米银粉：BSA模板法制备与表征

以牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BsA）为生物模板，抗坏血酸（L—AA）为还原剂，还原硝酸银或银氨溶液制备尺寸可控、形貌均一的超细银粉．探索不同pH、温度、前驱体浓度等条件对银粉形貌和粒径分布的影响．利用XRD，TEM和SEM等对所得银粉的结构形貌进行了表征分析．结果表明，氨水浓度对银粒子粒径具有较大影响，通过调节氨水用量可获得不同尺寸分布的球形银粉（0．2-2．3μm），有望应用于高性能电子浆料的制造．     

从环状网络到链状网络同步能力的变化

通过理论分析发现，单向耦合结构与双向耦合结构的环状网络，在断开一条边从环状变为链状时，网络同步能力所发生的变化是完全不同的．从双向环状耦合结构到双向链状结构时同步能力是减弱的，在Ⅳ很大时同步能力约为原来的1／4；而从单向环状耦合结构到单向链状结构时同步能力却明显增强，在N很大时增强约N^2／（2π^2）倍．数值仿真也定性地验证了这一结论．还发现在单向耦合与双向耦合两种不同的环状网络上添加一条不同长度的边对同步能力的影响是不同的，对于单向环来说添加一条边对同步能力影响具有一定的规律性．同步问题是一个基本的物理问题，文中的结果对于一些现实世界的网络，比如生物生态系统、电路设计等的应用具有一定的参考意义．     

机械密封端面间液膜摩擦热的传热规律

建立了由机械密封的动环、静环、端面间液膜和密封介质组成的传热系统，研究了液膜摩擦热的传热规律．影响传热规律的主要因素有密封环对介质的给热系数、摩擦热流密度和摩擦热的分配系数等．推导了密封环与液膜的温度分布方程，在考虑液膜黏度随温度变化的基础上，对液膜的摩擦热和密封环的热变形进行了耦合分析，确定了变形端面之间的夹角．研究表明，液膜摩擦热对液膜特性和密封性能的影响显著，其不仅改变了端面间的间隙形式，而且使液膜黏度减小，导致泄漏率增加．传热系统的最高温度位于液膜内径处，绝大部分摩擦热通过动环传递到介质中．依据提出的传热分析方法，可确定密封环的最佳几何尺寸并选择合适的密封环材料．     

耦合多水动力过程的二维山坡产汇流数值模型及其在壤中流模拟中的应用

基于物理性水分运动方程的山坡产汇流数值模型是进行降雨产流机制和规律研究的重要工具，当前还缺乏耦合地表水、土壤水和地下水多水动力过程的、具有较高计算效率和稳定性的二维山坡产汇流数值模型．本研究耦合地表水流动的圣维南方程组、变饱和土壤水分运动的Richards方程，采用有限差分法，对边界条件进行了改进，建立了THRM模型，对实验山坡实测壤中流过程有很好的模拟效果，通过数值试验揭示了边界条件、网格大小、初始含水率等对计算稳定性和计算效果的影响规律，所建模型对于山坡产流研究有应用价值，分析结论对壤中流数值模拟有参考意义．