温度对单晶铝裂纹扩展影响的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了单晶铝预制初始裂纹扩展过程,研究了裂纹扩展机理,及温度对裂纹扩展过程的影响。采用Morse势计算原子之间的相互作用关系。研究结果表明,裂纹尖端由于原子晶格发生重组发射位错,导致裂纹尖端出现畸变,裂纹开始扩展。温度对裂纹扩展过程中裂纹形貌、原子晶格变形程度、系统势能有显著影响。     

纳米压痕过程温度影响的分子动力学研究

建立了基于AFM的单晶铜薄膜纳米压痕过程的三维分子动力学模型,采用Morse势函数计算试件原子与压头原子之间,试件原子之间的相互作用关系.研究了不同温度的纳米压痕过翟中试件变形区域大小、系统能量变化.结果显示单晶铜薄膜的纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形.温度对纳米压痕过程有显著的影响.压痕过程中试件材料变形区域面积随着温度的增高而增加.不同温度下的系统势能-步长曲线的变化趋势基本相同,但是系统势能值随着温度的增加而减小.     

单晶铜纳米黏着接触与分离过程的接触力分析

在考虑黏附力和单晶铜弹塑性变形基础上,基于EAM和Morse势函数和Verlet算法动态模拟了金刚石压头与单晶铜纳米黏着接触与分离过程。研究表明:压头尚未接触基体时,压头与基体之间作用力主要表现为引力,基体最上层原子易与压头原子发生突跳黏着接触现象;继续下移时,接触力随压头位移增大而呈增加趋势,且基体被压正下方不断发生位错原子堆积现象;压头与基体分离中,接触力与压头位移曲线呈锯齿状减小趋势,并且分离过程位移对应于黏着下压接触位移发生明显的黏着滞后现象;分离后,部分原子被黏附于压头底表面,基体已发生明显的塑性变形。     

虚拟轴机床数控加工过程的计算机模拟

分析了最新研制的5-UPS-PRPU并联虚拟轴机床机构的特点,建立了虚拟轴机床的三维实体模型,并得到了并联机构的运动学逆解表达式;介绍了基于三维CAD软件SolidWorks2000,通过OLE接口技术开发虚拟轴机床数控加工过程计算机模拟系统的方法。实例表明,该方法简单、可靠;开发的仿真系统完全满足了实际的需求。     

纳米切削分子动力学仿真的研究进展

介绍了分子动力学的基本原理以及用于纳米加工的原子间相互作用势，从脆、塑性材料切削机理、刀具几何形状、刀具的磨损以及宏、微观切削机理之间关系等方面综述了目前国内外应用分子动力学研究纳米加工机理的现状，并指出目前研究存在的问题及改进措施，提出今后尚需进一步研究的问题。     

精密超声振动切削单晶铜的计算机仿真研究

精密超声振动车削是一种非常有应用前景的加工技术，是将一定振幅（一般小于30微米）的高频振动添加到刀具的运动过程的加工方法。对金属的超声波振动正交切削加工进行了非线性弹塑性有限元模拟分析，采用新的材料本构关系模型，在考虑刀具与工件间的存在摩擦的情况下，对超声波振动切削的一个周期进行了细节的分析，给出了振动加工过程中应力分布的变化和切削区温度分布的变化规律．揭示了振动车削降低切削力、切削热的原因。     

基于构件技术的三维分子动力学仿真软件的开发

根据分子动力学仿真应用开发环境的要求,提出了基于构件来设计分子动力学仿真软件的思想。然后,在VC 6.0编译环境下,使用CGLEnableView类构件开发了分子动力学仿真软件。此仿真软件严格遵守COM规范,可以作为构件为其它软件调用。此外,该仿真软件具有仿真过程中的实时三维显示功能,可实现旋转、缩放和平移等基本交互操作。并且还集成了数据输入、输出、图像存储和结果分析等功能。最后使用该软件对单晶铜的AFM针尖刻划实验进行了仿真。仿真结果表明,该基于构件的仿真软件可以稳定而可靠地解决分子动力学仿真方面的问题。     

社会力行人仿真模型的分子动力学方法实现

总结了社会力模型的研究现状、存在问题和基本原理. 将分子动力学的Gear预测校正法应用到社会力仿真模型中,并根据柯朗条件确定了行人仿真显式方法的最小时间步长,引入了链接列表元胞（linked-list cell method）加速算法. 最后设计了编程实现框架,采用VC++实现了上述方法,并进行了仿真实验,再现了自动渠化等行人群自组织现象,仿真结果显示减速避让机制的加入可以得到更符合实际的效果,而链接列表元胞法可大幅缩减仿真时间.     

机群系统上单晶硅磨削过程分子动力学仿真并行化研究

详细介绍了单晶硅磨削过程分子动力学并行化涉及到的并行算法设计基础等基础理论,分析了现有的几种并行算法,确定采用区域分解法作为本文的并行算法,在此基础上提出了基于区域二次划分的分子动力学并行仿真算法.介绍了分子动力学并行仿真计算的软硬件环境,设计了分子动力学并行仿真程序,在联想深腾1800机群系统上分别应用2、3、4台结点机上进行仿真实验,运行结果表明:与串行程序仿真结果在瞬间位置图和总能量变化方面相似,证明并行程序的结果是可靠的.加速比随着结点数的增加而增加,并行效率所略有下降但都在87.5%以上,并行效率并没有随着结点的增加有明显的降低,说明并行程序具有很好的扩展性.     

数控弯管加工过程的计算机模拟

数控弯管机是一种先进的管料加工设备，与数控切削类加工过程仿真在生产实际中的广泛应用不同，大多数导管加工企业只能在弯管机上进行实物仿真。在分析数控弯管机的结构组成特点和静动态特性基础上，建立了数控弯管机的运动仿真模型，基于导管的分段参数化表示实现了导管的成形仿真和加工过程的碰撞检测。以SolidWorks作为仿真图形平台，通过COM接口技术建立了数控弯管加工过程计算机模拟系统。应用结果表明，该仿真系统能够满足导管实际加工的需求。     

基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析

在元胞自动机基本模型基础上,结合地铁人员疏散特征,开发一种扩展元胞自动机模型。模型采用危险度的概念来反映人员对地理位置的认识,以及火情对主观选择的影响作用,并引入附加危险度来实现人与人,人与障碍物之间的摩擦和排斥效应,该附加危险度随乘客运动实时调整。根据人行特征,采用八方向运动规则,结合人员密度确定乘客疏散速度,体现快即是慢的疏散规律。通过站台和站厅两幅总危险度图的布置,模拟整个地铁建筑中人员的逃生过程,以广州地铁二号线某中间站为例,分析了乘客高峰期和非乘客高峰期,以及地铁环境正常运行状态和火灾紧急运行状态下的疏散动态特征。仿真结果显示进入紧急模式下,即使乘客满员,楼梯和闸机的疏散能力能够满足地铁疏散要求。当预警滞后或控制不动作时,逃生所需时间有明显增加,整个疏散通道上,楼梯和站厅检票闸机处形成两处瓶颈,而且闸机疏散能力明显不足。     

轨道动力学可视化仿真研究

研究了在机车车辆一轨道耦合动力学视景仿真系统中，轨道系统动态行为仿真的逼真性和实时性问题，提出了一种能准确模拟轨道系统振动行为的有限长轨道单元法，考虑到钢轨以梁的形式参与振动的实质，通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明，在保证优良的实时性的同时，利用该方法不仅可以建立更加符合实际的轨道模型，而且还能真实地模拟轨道子系统各组成部件的各种特殊振动行为。     

基于OpenGL的微观分子运动三维实时动画仿真系统设计和实现方法

研究了微观分子运动的仿真问题,提出了一种利用分子运动三维坐标数据得到分子运动三维动画仿真系统的设计和实现方法。首先给出系统的分子动力学数学模型、基于OpenGL的坐标变换模型及光照模型等,然后给出系统的数据处理、图形仿真和人机交互三个主要模块的设计和实现方法。最后使用该方法实现了一个液态金属分子运动的实时仿真系统。     

机车车辆-轨道耦合动力学实时仿真模式研究

机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统，而且在几何结构上也是一个复杂的系统，本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上，从仿真计算机体系结构和系统集成的角度，研究了几种考虑数值计算和可视化的综合实时仿真的方法，探讨了多线程技术，DDE技术和分布式仿真技术和计算机网络在机车车辆-轨道耦合动力学仿真中的应用，结果表明，几种方法是可行的，尤其基于DCOM仿真技术和基于离线计算的数据文件共享是很有前途的方法。     

运载火箭动力学的面向对象仿真框架

利用面向对象思想和统一建模语言（UML），设计了运载火箭动力学的通用仿真框架。在该框架中，运载火箭、子级火箭、状态变量及对应的右函数、GNC系统、发动机、空气动力、控制执行机构和地球等，都作为独立的对象建模，诸如积分、坐标变换、插值等算法也利用对象技术实现，从而极大地提高了仿真框架的适应性和可扩展性，可以支持不同仿真背景，不同粒度下的仿真要求。利用该框架,基于分布组件技术建立的分布式运载火箭动力学仿真平台，验证了该框架的有效性。     

非光滑链式多体系统的接触动力学建模与仿真

研究了非光滑链式多体系统中的碰撞与摩擦混合约束问题,利用能量变分原理建立了含碰撞行为的多体系统动力学方程。通过集成刚体的空间几何约束和单边约束,可以考虑多散体碰撞和链式多体碰撞行为。非光滑刚体间的摩擦特性对刚体斜向碰撞后的空间运动轨迹具有非常重要的影响,可引起刚体的平移与旋转。在多体动力学方程中综合空间几何约束和刚体摩擦物理约束,得到了含几何-物理混合约束的散体/链式多体混合系统动力学方程,然后基于开源CapSim系统,对大规模散体和链式的碰撞和摩擦行为进行仿真,得到系统的整体特性行为,所采用的方法同时提供了较好的实时性。     

远程多管火箭发射动力学仿真

远程多管火箭发射动力学仿真是进行远程多管火箭动态设计和提高武器系统性能的前提。对某简易控制远程多管火箭发射与控制动力学进行了深入的理论、计算和试验研究,建立了远程多管火箭刚弹耦合的多体系统发射动力学模型和发射动力学方程。在远程多管火箭发射动力学理论研究的基础上,形成了远程多管火箭发射动力学数值仿真系统。对远程多管火箭在发射过程中振动特性和动力响应进行了数值仿真,仿真结果得到了试验结果的验证。