力学进展

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庞明军魏进家

2010, 40(2): 129-146. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-012

摘要(2353)

PDF(1174)

摘要:
与聚合物添加剂相比,表面活性剂具有寿命长,不受机械力和高温影响发生降解的特点,目前被认为是最具有适用价值的减阻添加剂．针对表面活性剂湍流减阻机理,尽管已经开展了大量的实验研究、理论分析和数值模拟,但仍处于探索阶段,尚未定论．文中对目前国内外有关表面活性剂减阻溶液湍流流动的研究如平均速度、湍流强度、雷诺应力和相关系数等湍流统计量以及取得的成果进行了归纳和总结．目前普遍认为阻力减小是由流动垂直方向的湍流强度受抑和脉动速度分量解耦导致雷诺应力极大降低引起的．分析了目前研究存在的问题,对今后继续开展研究提出了自己的观点．

非饱和土渗流和变形强度特性的温度效应

蔡国庆赵成刚

2010, 40(2): 147-156. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-009

摘要(2184)

PDF(1836)

摘要:
高放核废料地下处置、高压电缆埋设和地热开发等工程的发展,使得温度对非饱和土基本力学性质影响的研究逐渐成为当前岩土工程的热点.从渗流特性和变形强度特性两方面出发,分析了温度对非饱和土基本力学性质的影响. 对于渗流特性,研究了温度对液相水和水蒸气运动的影响,并进一步综述了水热迁移模型的发展. 对于变形强度特性受温度的影响,从试验研究和理论模型入手,研究了非饱和土的变形和强度等随温度的变化规律,并在此基础上对温度的影响进行了总结.文中还指出了现阶段研究中存在的问题及今后的研究方向.

轻质高强点阵金属材料的制备及其力学性能强化的研究进展

张钱城卢天健闻婷

2010, 40(2): 157-169. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2008-152

摘要(2873)

PDF(956)

摘要:
如何在现有的材料和结构基础上减轻重量并获得更优良的力学性能是材料和力学工作者面临的挑战.概述了国内外轻质点阵金属材料的主要制备技术,评价了点阵金属三明治板的关键焊接技术,并根据各类点阵金属材料的微结构特征分析了其静态力学性能.针对点阵金属材料力学性能强化的关键点进行了系统分析,总结和阐述了点阵金属材料强化研究的关键进展,讨论并展望了轻质材料和结构的研究发展趋势.

随机动力系统中的概率密度演化方程及其研究进展

李杰陈建兵

2010, 40(2): 170-188. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-105

摘要(3760)

PDF(2607)

摘要:
从概率密度演化的基本思想出发,阐述了概率密度演化方程的历史、进展与应用.文中首先剖析和澄清了概率守恒原理的物理意义,论述了概率守恒原理的随机事件描述和状态空间描述,并由此阐明了概率密度演化与系统物理演化的内在联系, 即:系统的物理状态演化构成了概率密度演化的内在机制. 在此基础上,结合概率守恒原理的两类描述以及系统状态的物理演化方程,以与历史上不同的方式,重新推导了经典概率密度演化方程,包括Liouville方程、FPK方程和Dostupov-Pugachev方程,进一步阐明了这些方程的物理意义, 以及它们不能降阶的原因.结合概率守恒原理的随机事件描述和解耦的系统物理方程,导出了广义概率密度演化方程. 分析了广义概率密度演化方程的物理意义.以非线性结构随机反应的概率密度演化分析为例,展示了概率密度演化理论的应用前景. 最后,指出了需要进一步研究的问题.

柔性多体系统动力学绝对节点坐标方法研究进展

田强张云清陈立平覃刚

2010, 40(2): 189-202. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-024

摘要(3395)

PDF(3222)

摘要:

阐述了多体系统动力学理论的研究背景,指出了多种传统的柔性多体系统动力学研究方法的不足.系统地从4个方面回顾了柔性多体系统动力学绝对节点坐标方法诞生十几年以来的研究进展,即:单元研究进展、系统动力学方程求解数值算法研究进展、非线性材料多体系统动力学研究进展以及相关的应用研究进展.最后提出了值得进一步研究的问题.

基于箭形累积损伤的裂纹尖端力学:奇异性分级和多尺度分段

薛昌明

2010, 40(2): 203-229. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-159

摘要(2363)

PDF(927)

摘要:
在适度的空间和时间尺度组合下, 裂纹既可在几个月中蠕变几个纳米,也能在几秒钟内扩展10\,km. 虽然裂纹的尖端没有实际的质量,但是它能通过激活周围的物质而处于高能量状态. 依赖于材料的损伤方向,激活质量的减少和增加可发生在尺度转变之前或之后.每个尺度区的分段阈值被假定为与裂纹尖端速度的平方$\dot{a}^2$和激活质量密度$\cal {M}$的乘积有关: ${\cal {W}} = {\cal{M}}_{ \downarrow \uparrow } \dot {a}_{ \uparrow \downarrow }^2 $和 ${\cal {D}} = {\cal {M}}^{ \downarrow \uparrow }\dot {a}_{\uparrow \downarrow }^2$. ${\cal {W}}$和${\cal{D}}$分别被称为直接吸收和自耗散能量密度. 正如下标/上标符号所示,激活的质量密度${\cal {M}}_{ \downarrow \uparrow } $和 ${\cal{M}}^{ \downarrow \uparrow }$与裂纹尖端速度$\dot {a}$变化趋势相反,既可增加也可减少. $\dot {a}^2$和$\cal{M}$的互补效应隐含着常用于宇宙物理学建模的膨胀和/或收缩的物理过程.在用于尺度敏感的裂纹尖端的行为时, 激活的质量密度有相同的解释.分段时的多尺度可以由$\cdots$皮观、纳观、微观和宏观$\cdots$组成.因此, 形象地说,材料损伤过程可以通过裂纹扩展过程中非均匀的总体和局部能量的传递来模拟.疲劳裂纹扩展引起的材料损伤被用来阐释由大到小和由慢到快的尺度/时间序,热力学中的冷$\to $热和有序$ \to $无序转换.这一过程正巧与宇宙演化的箭形方向相反, 宇宙演化遵循小$ \to $大和快$\to $慢, 而热力学相反,遵循热$ \to $冷和无序$ \to $有序.为了表示由损伤萌生所造成的类裂缝型缺陷的不均匀性,提出了一个被称为裂纹尖端力学(crack tip mechanics, CTM)的新模式.涉及的范围是模拟原子列之间的界面裂纹或连续体中分叉的切口.假如需要的话, 尺寸和时间的范围可以复盖从皮观到宏观甚至更大.虽然采用疲劳裂纹来说明CTM的基本原理,在宇宙物理学背景中与直接吸收和自耗散相关的膨胀和收缩的情况可以描述裂纹周围激活质量的行为,它们可看为能量的汇或源.奇异性被用来捕获能量的源或汇的特性, 物理上, 两者作为界面的一部分,从数学上看则是不连续的线的一部分. 能量从一种形式变为另一种形式取决于能量吸收或耗散的箭形损伤时间,这之中牵涉到尺度分段和奇异性强度的联合应用.材料组分随时间的劣化是根据指定的设计寿命导出的,从而使材料的响应与加载率的时间历史匹配.2024-T3铝板的皮观/纳观/微观/宏观开裂模型用来说明什么地方可以增加结构的寿命部分.皮观/纳观/微观/宏观/结构系统的性能随时间劣化可以用9个尺度转变物理参数来描述:纳观/微观区有3个($\mu _{na / mi}^\ast ,$ $\sigma _{na / mi}^\ast,d_{na / mi}^\ast )$,微观/宏观区有3个($\mu _{mi / ma}^\ast ,\sigma_{mi / ma}^\ast ,d_{mi / ma}^\ast )$,皮观/纳观区有3个($\mu_{pi/na}^\ast ,\sigma _{pi/na}^\ast ,d_{pi/na}^\ast)$.下标$pi,na,mi,ma$ 和$struc$分别表示皮观、纳观、微观、宏观和结构.只要知道两个相连的尺度敏感参数,在较低尺度的时间相关的局部物理参数就完成了分析连续体的形式论,虽然它们并不需要用实验来知道.更具体地说, 根据皮观 $\to$ 纳观 $\to$ 微观 $\to$宏观分别有1.25/1.00/0.75/0.50的$\lambda $奇异性强度,皮观裂纹、纳观裂纹、微观裂纹和宏观裂纹的转变特征是从时间箭形的指定的寿命预期来确定的.附加的0.25强度的奇异性可用于结构元件. 回想起来, $\lambda =0.5$相应于断裂力学中的应力分量与$r^{0.5}$成反比,$r$是与宏观裂纹尖端的距离.微观裂纹、纳观裂纹和皮观裂纹分别赋予$r^{ - 0.75},r^{ - 1.0},r^{ -1.25}$的奇异性. 箭形时间(以年为单位)取决于问题的定义.设备的关键部件可用$1.5^\pm / 2.5^\pm / 3.5^\pm / 5.5^\pm$寿命分布和总寿命为$13^\pm$年(a)的皮观/纳观/微观/宏观尺度来设计运行. 上标$\pm$表示多于或少于实际运行的时间. 累进损伤被假定为发生在皮观$ \to$纳观$ \to $微观$ \to $宏观方向.同样的方案用于20年总寿命的2024-T3铝板的疲劳损伤, 按照$1.5^\pm /2.5^\pm / 3.5^\pm / 5.5^\pm / 7.0^\pm$的方式将它的寿命分布在皮观、纳观、微观、宏观和结构的尺度上,这样的指定只是满足在每个尺度范围内损伤内部材料结构所用的能量匹配,因此可以强制执行在总寿命的跨度内精确的时间相关的材料性能劣化过程.

``近空间飞行器的关键基础科学问题''重大研究计划2009年度学术交流会介绍

詹世革孟庆国汲培文周济福甘春标

2010, 40(2): 230-231. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2010-015

摘要(1526)

PDF(916)

摘要:

《Stochastic Dynamics of Structures》评介

方同

2010, 40(2): 232-233. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2009-115

摘要(1167)

PDF(1548)

摘要:

中国科学院高温气体动力学重点实验室研究进展

姜宗林

2010, 40(2): 234-235. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2010-019

摘要(1348)

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``2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会暨2009年全国频率控制技术年会''纪要

胡元太

2010, 40(2): 236-236. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2010-022

摘要(1272)

PDF(1111)

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《应用力学评论》2009年第62卷综述

力学进展编辑部

2010, 40(2): 237-238. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2010-021

摘要(1264)

PDF(1035)

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《流体力学年鉴》 2010年第42卷目录

力学进展编辑部

2010, 40(2): 239-240. doi: 10.6052/1000-0992-2010-2-J2010-020

摘要(1255)

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