波在非均匀损伤介质中的传播

对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究.利用走时变换,建立了非均匀损伤介质中波动方程的一般形式;通过非均匀损伤区两端界面处力的平衡条件和位移相容条件对方程式进行求解.对带状渐增和渐减的非均匀损伤介质中波的传播进行了实例计算分析,讨论了弹性波在非均匀损伤介质中传播的一般性质.     

弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度

基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

二阶时域波动方程的无网格方法求解

将径向基函数配点型无网格方法引入二阶时域波动方程的求解中,方程的空间导数采用径向基函数逼近,时间导数采用Crank-Nicolson方法离散,对应的边界条件直接施加在离散的边界数据点上.采用该方法对二维非规则求解域内的波传播问题进行了数值计算,并与有限元计算结果进行了对比分析.结果表明:基于径向基函数配点的无网格方法不但形式简单、易于实施,而且能够有效解决复杂求解域高维的波动问题.     

双相组分孔隙介质波场数值模拟

孔隙介质理论的研究以往常用试验分析方法,本文详细介绍了双相组分孔隙介质理论,基于宏观上等效的一系列体积分数加权平均组分分量方程,得到双相组分孔隙介质整体弹性矩阵与所有组分弹性矩阵之间的体积分数及耦合系数加权关系,得出各弹性参数的表达式;结合弹性波动力学中的Cauchy、Navier和本构三个方程,得到弹性波在等效后的组分孔隙介质中传播满足的波动方程,应用交错网格有限差分法求解该波动方程;采用不同孔隙度双相组分孔隙介质模型波场数值模拟,精确得到了混合波场;总结了双相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的特点和规律。     

一种改进的高斯波束解

得出了高斯波束场的改进型表达式及其平面波谱展开,发现波束的等效传播常数ke不等于波动方程中的传播常数k,但随着传播距离的增加,等效传播常数迅速地接近于k,从工程应用的角度给出了等效传播常数的取值范围,表明文献结果是本文结果的一个特例 仿真发现高斯波束在近区传播时,其强度剧烈地随空间变化,传播波数对能量有显著的影响.     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计。利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法。主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的。对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

三维类桁架材料结构弹塑性分析

由在空间周期性排布的三维类桁架材料组成的结构弹塑性分析可知,如果按空间桁架计算,由于构件数量巨大,需要的计算规模和计算时间惊人,甚至不可行.为此采用数值均匀化方法对三维类桁架材料构成的结构进行等效弹塑性分析,并和离散建模的空间桁架计算结果进行对比,计算结果表明等效分析可以大大节省计算时间,缩小计算规模,为类桁架材料复杂结构的计算和优化提供了一种可能.算例说明该方法不依赖于网格,可以应用于不同加载路径.最后给出了半圆柱形结构的等效分析,说明了方法的适用性.     

正交各向异性功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题

利用奇异积分方程方法研究了正交各向异性的功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题,首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.     

非等距网格高精度差分方法用于气动声学问题计算

研究了非等距网格下高阶精度有限差分方法用于气动声学问题的可行性．通过Taylor级数展开法构造了不等距网格下的七点六阶精度空间离散格式，分析了格式适用的波数范围，时间积分采用显式四阶精度推进格式，可直接计算非定常欧拉方程用于气动声学问题．算例采用随机变化的网格间距，对一维单波方程和球形波方程进行了计算，验证了非等距网格格式模拟波动问题的能力．对二维情况，计算了亚音速均匀流中初始声、涡和熵脉冲波问题，得到了很好的结果．     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力时的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料、基底为横观各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系．研究结果表明,对于给定的材料参数和菁膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及薄膜结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力@刘华$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王铁军$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王子昆$西安交通大学工程力学系!710049,西安…     

一类随机复合材料稳态热传导问题的均匀化方法

针对二维单向随机复合材料的稳态热传导问题给出了一种均匀化方法,证明了均匀化方法的合理性.这种方法不仅给出了材料物理参数的均匀化估计,而且从数值计算的角度来看,求解均匀化方程时网格剖分的正则性要求容易满足.     

基于空间分布弹性模量的快速动网格方法

为解决基于单一弹性模量的快速动网格方法的网格扭曲问题,提出了一种基于空间分布弹性模量的快速动网格方法。根据流场网格的大小在空间的分布设定虚拟弹性体的弹性模量的空间分布。组集每一个网格的单元刚度矩阵得到虚拟弹性体的整体刚度矩阵,进而得到虚拟弹性体变形的静力平衡方程,并与结构振动方程和耦合面位移插值方程联立推导出结构-虚拟弹性体整体的动力学方程,通过振型截断方法计算结构和流场网格变形。对于标准弹性梁流固耦合和Agard Wing 445.6颤振问题中出现非法网格(网格最小角为0°)的工况,该方法得到的弹性梁流场网格变形后的最小角均维持在67°以上,而机翼流场网格变形后的最小角均维持在36°以上。     

基于无网格局部彼得罗夫伽辽金方法的点采样曲面滤波

针对点云数据的几何处理需要建立三角网格以及不能保护尖锐特征的问题,提出了基于局部彼得罗夫伽辽金（Petrov Galerkin）法的完全无网格点采样曲面滤波方法.该方法不需要重建局部或全局三角形网格,也不需要全局参数化,而是通过在采样点处建立局部切空间,根据各项异性扩散方程在局部切空间中为每一采样点建立局部对称弱形式,然后根据局部对称弱形式组装质量矩阵和刚度矩阵,最后通过迭代方法解稀疏线性系统实现滤波.实验结果表明,基于无网格局部彼得罗夫伽辽金法的滤波方法在滤波的同时可以保护尖锐几何特征,取得的效果可以与传统的有限元方法相媲美.     

弥散黏滞性波动方程的吸收边界算法

针对地震波数值模拟中因计算区域有界而产生的人工边界反射问题,提出了一种弥散黏滞性波动方程的吸收边界算法.在所研究的有界计算区域周围加入合适的吸收层,使得吸收层内的地震波随传播距离指数衰减而达到吸收边界反射的目的.利用傅里叶变换求得无界空间该波动方程的解;引入衰减函数构建有界空间相应的辅助方程,合理地选择衰减函数使得计算区域内辅助方程的解为原方程的解,而边界吸收层内的解呈指数衰减;运用有限差分法在均匀介质和均匀层状介质中求解弥散黏滞性波动方程,采用该方法对边界进行处理并与未加边界处理的波场快照和地震记录进行对比.实验结果表明,所提方法处理后的波场快照几乎无边界反射波存在,在空间位置为x=147 m、z=747 m的地震记录中,0.5s处边界反射波的振幅趋于0.所提方法也适用于声波方程和Stokes方程.     

矩形波导中TE10波的特性分析

TE10波是矩形波导的主模.本文从电磁波的波动方程和麦克斯韦方程出发,导出TE10波的场量结构、矩形波导壁面上电荷电流的分布及TE10波的传播参数,并对其特性进行深入分析,最后归纳出TE10波在矩形波导中传输时的一些显著特点及在实际中的应用.     

网格结构生成的代数映射改进技术

鉴于运用形式代数进行参数化建模只适用于简单空间结构的问题，提出了对空间网格结构的参数化快速间接二次建模新方法．通过生成相应平面网架结构，利用空间映射关系变换为空间网壳结构，并自行开发了空间网格结构生成软件GAs．该方法为解决诸如双层网壳结构、局部双层网壳、斜拉网壳等复杂构形的空间网格结构生成问题提供了新手段．根据映射理论，基于杆件种类最少原则，提出了切割型和组合型空间网格结构的形式代数算法，显示出这种间接二次建模对于切割型、组合型空间网格结构生成的有效性．     

带状渐变非均匀介质中波的传播

对弹性波在带状渐变非均匀介质中的传播进行了研究，建立了非均匀介质中波动方程的一般形式；利用走时变换，考虑边界条件、辐射条件和非均匀带两端的连续条件对变系数偏微分方程式进行求解。对3种不同的具有二次变化的带状非均匀介质中波的传播得出了解析解，并进行了实例计算。在非均匀介质区域中的弹性模量不同变化情况下，得到了不同区域长度与接收波波幅之间的变化规律曲线，讨论了弹性波在非均匀介质中传播的一般性质，这些均为无损检测或波动反分析提供依据。     

CFETRCS模型线圈导体绕组等效材料性能研究

中国核聚变工程试验堆中心螺线管线圈(China fusion engineering test reactor central solenoid,CFETR CS)模型线圈管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)绕组是由超导电缆、不锈钢铠甲绝缘材料组成,在空间上呈周期性分布的大型复杂绕组结构。在进行中心螺管模型线圈分析过程中,为了简化模型、减少计算量、缩短计算时间同时满足分析结果精度的要求,文章通过引入均匀化理论推导出等效弹性参数的求解方程;结合ANSYS有限元分析软件建立导体绕组的单胞模型,在给定的边界条件下通过三维有限元分析方法,对绕组的等效材料力学性能进行分析预测;同时运用该方法准确计算出了国际热核聚变实验堆(international thermonuclear experimental reactor,ITER)CS的等效材料性能,并计算了CFETR CS模型线圈CICC导体绕组等效材料性能。该方法为进一步开展CFETR CS模型线圈乃至CFETR大型磁体的结构分析奠定了一定的基础。