力学进展

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李录贤王爱琴国松直

2007, 37(2): 161-174. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-046

摘要(3885)

PDF(1283)

摘要:

限元是几何上趋于无穷的单元，它是一种特殊的有限元,也是对有限元在求解无界域问题上的有效补充, 并可实现与有限元间的无缝连接.无限元分为映射无限元和非映射无限元:映射无限元需要引入几何映射,在局部坐标系中构造插值形状函数,如Bettess元和Astley元;非映射无限元则直接在整体坐标系中构造插值形状函数,如Burnett元.本文评述求解无界域问题的无限元方法的研究现状和最新发展.首先介绍无限单元的概念和无限元方法的特点;围绕求解以Helmholtz方程控制的波动问题,评述几种常规无限单元的优劣,这些单元包括Bettess元、Astley元和Burnett元.然后介绍新近提出的广义无限元方法,以及与常规无限元方法的区别与联系.最后对无限元方法在各种问题中的应用做了总结.

微型飞行器低雷诺数空气动力学

李锋白鹏石文李建华

2007, 37(2): 257-268. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-134

摘要(3940)

PDF(971)

摘要:

微型飞行器(MAVs)设计绝不是常规飞行器在尺度上的简单缩小,面临许多技术难题.其中微型飞行器低雷诺数空气动力学是其最为根本的技术瓶颈之一,也是当前受到广泛关注的热点之一.本文紧密结合微型飞行器技术,对这一领域中所面临的低雷诺数空气动力学问题和近两年来该方向国内一些新的进展进行了较为详细的介绍.按照MAVs飞行方式和结构特性进行分类,简单介绍微型飞行器研究中的低$Re$数空气动力学问题.首先介绍了二维和三维固定翼低雷诺数空气动力学问题：包括层流分离泡,翼型升力系数小攻角非线性效应,静态迟滞效应,以及低$Re$数小展弦比机翼气动特性.第2,介绍了拍动翼低雷诺数空气动力学方面的研究工作.包括前人提出的昆虫低$Re$数下获得高升力的多种非定常拍动翼飞行机制：Wagner效应、Weis-Fogh效应(clap-and-fling)、延迟失速效应(delayedstall)、Kramer效应(rotational forces)、尾迹捕获效应(wakecapture)、附加质量效应(addedmass)等.以及国内学者近几年在拍动翼方面取得的一些研究成果.第3,介绍了柔性翼低雷诺数气动问题.研究表明柔性翼对于固定翼微型飞行器提高抗阵风能力,拍动翼微型飞行器产生足够的升力和推力.最后简单介绍了可变形翼(morphingwing)微型飞行器方面的一些研究工作,指出微型飞行器技术可以通过采用可变形翼设计,突破众多的技术瓶颈.另一方面,可变形翼概念可以通过在低成本,低速的MAVs上进行飞行试验,获得非常好的验证平台.

有限元分析快速直接求解技术进展

周洪伟吴舒陈璞

2007, 37(2): 175-188. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2005-096

摘要(2275)

PDF(851)

摘要:
现代的有限元分析往往产生大规模的线性方程组, 它的求解效率是有限元分析中最关键的一环. 自20世纪90年代中期, 有限元的求解技术发生了巨大的变化, 传统的变带宽解法与波前法被稀疏解法所替代.这一替代为有限元分析带来了求解速度的突破, 它使得1万到10万个节点的实用三维有限元分析在微机上即时求解成为现实. 本文回顾非并行有限元快速直接求解技术在过去20年的发展, 着重讨论了填充元优化与浮点加速运算方法, 期望能引起同行的注意.

SMA本构模型及其应用的研究进展

刘芹任建亭姜节胜郭运强

2007, 37(2): 189-204. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2005-124

摘要(2543)

PDF(1018)

摘要:
形状记忆合金(SMA)是一类应用前景广阔的智能材料系统, 其最基本的宏观响应特性是在不同温度和应力条件下的相变超弹性和形状记忆特性.近年来, 形状记忆合金本构模型发展迅速, 其在工程结构振动控制领域中的研究和应用也得到了广泛地关注.与此同时, 许多学者将SMA用于当前迅速发展的智能材料结构,发展了一系列SMA复合材料本构模型, 成为目前SMA的应用研究的热点.本文针对形状记忆合金本构模型的发展状况, 首先回顾了近年来常用的和新发展的SMA本构模型, 并根据其包含的力学特点和基本理论将其进行了比较归类, 分析了各类模型特点和适用范围;其次从微/宏观角度介绍了有广阔应用前景的SMA智能复合材料的本构模型的发展状况；接着简要的综述了几类较为实用的SMA本构模型在实现结构的主/被控制、变形控制及结构裂纹诊断与控制等方面的应用现状.最后对目前本构模型的发展趋势、工程应用问题提出了一些看法和展望.

织物及织物复合材料本构理论与试验研究进展

王玮杜星文

2007, 37(2): 205-213. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-083

摘要(2377)

PDF(764)

摘要:
织物复合材料具有高的抗损伤性, 各方向的性能优于层合复合材料, 因而引起人们的重视.织物增强复合材料由于其高比强度、易于制造和充分发展的织物技术等优点使其已经广泛用于航空、汽车和运动产品. 由于使用这些材料越来越普遍, 自动化生产替代了手工生产, 用精确的方法模拟材料的变形是必不可少的. 为了精确的反映材料的行为, 那么就需要描述材料力学性质的本构方程,而作为验证本构模型的试验是伴随着本构模型的发展而发展的.本文首先综述了织物及织物复合材料的发展和现状, 接着重点介绍了织物及织物复合材料的本构理论的研究发展, 并对织物及织物复合材料的斜拉伸试验、像框试验等内容进行了介绍. 最后根据织物复合材料的最新进展对其未来的发展趋势进行了展望.

空间充气展开结构动态分析研究进展

谭惠丰李云良苗常青

2007, 37(2): 214-224. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-105

摘要(2363)

PDF(837)

摘要:
空间充气展开结构是一种以薄膜材料为主构建而成的新型结构, 可用于构建大型的天线、太阳能集中器、太阳帆等空间结构, 为空间结构的大型化提供了一条有效的解决途径.其动态特性是充气展开结构设计过程中必须考虑的问题, 动态分析测试技术一直是充气展开结构研究过程中的关键问题, 由于充气展开结构在材料、结构形式及工作环境等方面的特殊性, 使得其动态分析和测试技术出现了很多新的问题.目前充气展开结构动态分析的研究方法主要集中在两个方面：实验研究和数值模拟.实验研究主要是针对充气薄膜结构的特点, 由接触式的测试手段向非接触式的测试手段发展, 但实验研究在真空和微重力环境的模拟上面临着很大的问题.数值模拟研究可以有效的模拟结构在真空和微重力环境下的动态行为, 并可分析重力、空气和褶皱等因素对结构振动特性的耦合影响.本文综述了空间充气展开结构动态分析的实验研究和数值研究的发展和现状, 并讨论了其中存在的问题, 在此基础上指出了该项研究的发展趋势.

铁电陶瓷电致疲劳失效的研究进展

耿黎明杨卫

2007, 37(2): 225-232. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-079

摘要(2109)

PDF(854)

摘要:
铁电陶瓷是具备力电转换功能的典型高技术材料.本文概述铁电陶瓷电致疲劳失效的研究进展.首先介绍电致疲劳的定义和特点,然后讨论电致疲劳失效在不同尺度下的表现行为,包括宏观尺度下裂纹的疲劳扩展;细观尺度下裂纹的萌生;微观尺度下点缺陷在循环电场下的积聚.随即阐述了铁电陶瓷在循环电场下缺陷汇聚的理论分析,运用微结构演化方法计算了单个孔洞随畴界的移动距离,推导了循环电场下铁电陶瓷内点缺陷浓度的演化方程,给出了点缺陷浓度与其汇聚程度之间的定量关系,从而提出了贯通不同尺度的铁电陶瓷电致疲劳失效机理.

复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程多场分析的研究进展

陈浩然任明法赵伟

2007, 37(2): 233-245. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-003

摘要(1919)

PDF(761)

摘要:
综述了复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程的多场分析的国内外近代研究进展, 其中包括:缠绕成型工艺,固化工艺,超压工艺,使用过程中的应力分析,低速冲击损伤等相关问题. 在此基础上, 着重介绍了倍受航天界所关注的含薄壁金属内衬的复合材料缠绕容器的成型工艺和低速冲击损伤一体化研究工作, 并提出了该领域今后还需进一步研究的内容.

蒸发液层对流稳定性理论与实验研究进展

刘荣朱志强刘秋生

2007, 37(2): 245-256. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2005-144

摘要(2226)

PDF(752)

摘要:
综述了蒸发液层稳定性理论分析和蒸发对流实验研究方面的最新进展. 首先回顾历史上经典的单层流Marangoni不稳定性分析.利用经典的单层流模型可以很好解释无蒸发液层的稳定性特性, 但是由于经典的单层流模型没有考虑蒸汽层与液层之间的动力学耦合关系,所以不能完全解释蒸发液层的Marangoni不稳定性特性.有的学者建立了考虑蒸汽层与液层的热耦合与动力学耦合关系的两层流模型, 并采用了界面温度连续这样的假设. 而在实验的观测中, 蒸发界面处的温度是不连续的, 特别是在蒸发量比较大的情况下, 汽/液界面处温度跳跃很明显. 由于界面温度连续假设在处于非平衡状态的系统中是不成立的, 所以这些模型虽然能给出一些新的有关系统稳定性的特性,但还是不能完全解释蒸发液层的Marangoni不稳定性的特性, 特别是为什么从底部冷却液层的时候, 在实验中仍然能够观察到Marangoni对流涡胞的出现的原因. 本文总结了前人的研究成果, 同时给出了蒸发系统的动力学建模过程和实验研究方法,并对各种模型的稳定性特性进行了总结. 最后, 指出了现有理论中存在的问题和有待进一步研究的问题.

液态泡沫渗流的机理研究进展

黄晋孙其诚

2007, 37(2): 269-278. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2006-007

摘要(2311)

PDF(816)

摘要:
液态泡沫是具有高度自组织结构的非平衡系统. 泡沫中的微量液体在重力与毛细管力作用下, 在由薄膜、柏拉图通道以及交汇点形成的通道网络内的流动称为泡沫渗流(foamdrainage), 它直接影响泡沫结构的稳定性. 本文从泡沫物理学角度对液态泡沫的结构首先做了简单介绍, 并对泡沫材料与多孔介质之间的区别和联系做了简单介绍. 文章分析了由泡沫渗流、气泡粗化和液膜破裂而引起的泡沫结构演化规律, 着重介绍了目前泡沫渗流研究中对柏拉图通道边界条件的处理方法、相应的渗流模型及其在一维泡沫渗流中的应用, 并对泡沫渗流实验检测手段及微重力条件下的泡沫渗流实验和理论研究做了综述.

计算流体力学中的验证与确认

邓小刚宗文刚张来平高树椿李超

2007, 37(2): 279-288. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2005-149

摘要(3264)

PDF(1417)

摘要:
计算流体力学(CFD)在航空航天等诸多领域的应用越来越广泛.特别是近年来, CFD在实际飞行器的设计中扮演着越来越重要的角色, 许多设计参数直接来源于CFD的计算结果.由此, 飞行器设计师对CFD提供结果的可信度提出了更高的要求.验证(verification)与确认(validation)是评价数值解精度和可信度的主要手段.本文综述了国内外开展CFD验证与确认研究的进展.在引言中论述了开展CFD验证与确认的重要性和必要性, 简述了国内外CFD验证与确认研究的历史和发展现状.第2节中讨论了CFD验证与确认的一些基本概念,以及这些概念定义的形成过程, 并指出了进行CFD验证与确认的基本步骤.第3节和第4节分别讨论了CFD验证与确认的方法, 如CFD验证中的精确解比较方法, 制造解比较方法, 网格收敛性研究;CFD确认中的层次结构, 流动分类法, 确认实验指南.在第5节中我们列举了几个CFD验证与确认的应用实例.最后, 对我国开展CFD验证与确认研究工作提出了若干建议, 包括:(1)开展流动分类法研究,(2)推行软件质量工程方法,(3)开展规范精细的实验, 建立国内的网络数据库.

湍流的相干结构:推演方法和结果

符松, Giancarlo Alfonsi

2007, 37(2): 289-307. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-030

摘要(2266)

PDF(852)

摘要:
本文讨论壁面湍流发展的相干结构的观点.在简要的历史文献综述后,我们回顾一些基本观点,并且介绍相干结构的思想.基于大量主要是由实验所得的结果,本文通过广泛运用的事件检测技术,探讨湍流边界层内部和外部区域发生的现象.我们从边界层内部区域发生的现象、边界层外部大尺度运动的发展和涡结构动力学的角度来描述流动的现象.在文章的第2部分,介绍从背景流动中推演出湍流相干结构的各种方法以及在各种方法框架下所得到的结果,讨论速度梯度张量不变量、压力的Hessian矩阵分析和本征正交分解等方法.每一个过程都有``相干结构''的特定的定义,满足恰当的数学构架,并可以对湍流数据做相干结构动力学分析.这一工作可能会对当前流体动力学家在湍流研究中用到的最新理论和技术的传播有所贡献.

2007年度力学科学处基金项目受理情况

孟庆国詹世革刘青泉

2007, 37(2): 308-308. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-045

摘要(1451)

PDF(641)

摘要:

大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室研究进展

王暄

2007, 37(2): 309-310. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-022

摘要(1737)

PDF(697)

摘要:
2006年大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(State Key Laboratory Modelling forAtmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics, LASG)在国家973项目、国家自然科学基金委重大、重点项目、创新研究群体科学基金、院创新团队国际合作伙伴计划项目、院方向性项目等的资助下, 在天气气候动力学、气候模式发展、可预报性研究、上层海洋－低层大气生物地球化学与物理过程耦合研究和计算地球流体力学等方面取得重要进展.

海岸和近海工程国家重点实验室近期研究工作简介

杨晓昕

2007, 37(2): 311-315. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-047

摘要(1552)

PDF(669)

摘要:

第十四届国际材料强度大会简介

赵亚溥杨建锋

2007, 37(2): 316-316. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-072

摘要(1451)

PDF(815)

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《应用力学评论》2006年第59卷综述评论文章目录

力学进展编辑部

2007, 37(2): 317-318. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-073

摘要(1685)

PDF(729)

摘要:

《流体力学年鉴》 2007年第39卷目录

力学进展编辑部

2007, 37(2): 319-320. doi: 10.6052/1000-0992-2007-2-J2007-074

摘要(1573)

PDF(668)

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