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     精品文章
Trefftz有限元法的研究进展
王克用, 李培超
2017,Vol. 39(5): 433-440.
Trefftz有限元法(Trefftz finite element method,TFEM)是一种高效的数值计算方法,兼有传统有限元法和边界元法的诸多优点.基于双独立插值模式,结合杂交泛函和高斯散度定理,推得仅含边界积分的有限元格式.简述了过去10年间(2007-2016) Trefftz有限元法在单元域内插值函数、源项处理、特殊功能单元以及非各向同性材料等方面的研究进展,并对未来的发展趋势给出了几点展望.
力学的几何化
武际可
2017,Vol. 39(4): 323-332.
本文介绍了力学发展过程中,力学理论系统的几何化.把力学的动力系统归结于黎曼几何、辛几何的几何课题,以及对偶概念、对称概念、变换和不变量概念在力学中的普遍应用.
基于并联平台的卫星微振动控制研究进展
于开平, 焦健, 吴迎
2017,Vol. 39(3): 219-225,259.
高分辨率已经成为了目前我国卫星发展的一个重要方向,在这进程中必须要攻克的一个重要技术难题就是对卫星微振动的控制.首先综述了国内外在使用并联平台解决微振动控制问题方面的发展情况,主要是平台研制及性能情况对比,对比发现,基于并联平台的微振动控制技术我国目前相比于国外还存在一定差距.然后对并联平台的典型构型设计、动力学建模、控制系统设计、平台优化以及地面模拟试验等研究进行了详细的总结.最后对我国微振动控制技术未来需要进一步深入研究的问题提出了展望.
典型纳尺度结构的热振动
刘汝盟, 王立峰
2017,Vol. 39(2): 109-119.
热振动是一定温度下纳尺度结构的固有运动,对其动力学行为有着重要的影响. 当空间进入纳米尺度,结构呈现离散性,量子效应、边界效应、范德华力等变得不可忽略,纳尺度结构在热噪声随机激励下的动力学行为表现出众多异乎寻常的特性. 以碳纳米管和石墨烯为代表的纳尺度碳材料具有优良的力学、电学和化学性质. 在此介绍多种针对纳尺度结构热振动问题的研究方法、及碳纳米管和石墨烯的低温热振动、碳纳米管的非线性热振动研究进展.
载人登月转移轨道偏差传播分析与中途修正方法概述
李海阳, 贺波勇, 曹鹏飞
2017,Vol. 39(1): 1-6.
载人登月转移轨道是指地月转移轨道和月地返回轨道,其上飞行器飞行时间长、动力学模型复杂、非线性强且变系数.因此,工程任务中偏差不可避免,对偏差的控制直接影响任务执行的效果甚至成败.在概述载人登月转移轨道研究基础上,总结了偏差传播分析方法、最优中途修正策略及中途修正瞄准算法.最后,对我国未来载人登月转移轨道中途修正提出一些建议.
小行星的奇特动力学
李俊峰, 曾祥远, 张韵
2016,Vol. 38(6): 603-611.
小行星数以百万计,有着千奇百怪的外形.无论是小行星自身长期演化、还是它们附近的绕飞物体,都有着奇特的动力学现象.介绍小行星研究现状和发展趋势,阐明影响小行星姿态轨道长期演化的重要作用——雅科夫斯基效应和YORP效应.概述小行星不规则引力场描述方法与其中复杂的周期轨道,尝试提炼其中的科学问题和研究方向.
不同失效模式下轴压管状结构的吸能特性比较
邱信明, 潘明乐, 虞晓欢, 王伟, 刘雨喆
2016,Vol. 38(5): 477-492.
圆管、方管等管状结构受轴向的压缩作用,是工程上常见的一种结构受力形式.由于几何尺寸、边界条件和材料特性的不同,管状结构可以发生5种不同的失效模式:渐进屈曲、整体失稳、翻转、膨胀和劈裂.本文综述了近年来管状结构在轴压作用下不同失效模式的理论建模、实验测试和数值仿真研究结果,并对5种失效模式的力学响应、能量吸收特性进行了对比与分析.
相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展
许爱国, 张广财, 甘延标
2016,Vol. 38(4): 361-374.
概述相分离过程的离散Boltzmann方法研究进展.这部分研究内容,根据系统的成分,可分为单介质的两相分离和多介质的相分离;根据物理建模,可分为基于传统流体模型的LBM(lattice Boltzmannmethod)数值模拟和相分离系统的动理学建模与模拟;根据研究的侧重点,可分为方法(模型)研究和相分离过程研究.离散Boltzmann模拟所提供的非平衡行为特征为区分相分离的两个不同阶段提供了一个简洁、有效的物理判据,可用于不同类型界面的甄别与追踪技术设计.
微重环境下液体晃动研究进展
苗楠, 王天舒, 李俊峰
2016,Vol. 38(3): 229-236.
现代航天器通常携带大量的液体燃料,液体晃动会影响航天器的姿态稳定性和控制精度,因此需要对晃动行为进行精确建模. 本文系统介绍了微重环境下液体晃动问题的国内外研究现状:理论分析方面,总结了小幅晃动和非线性晃动的研究方法;数值计算方面,介绍了模态分析和CFD (computational fluid dy-namics) 方法在该问题上的应用;物理实验方面,阐述了地面实验和在轨实验的方法及进展. 最后进行总结与评价,并提出了该领域未来需要解决的3 个问题.
工程索结构动力学:非线性建模与分析
郭铁丁, 康厚军, 王连华, 赵跃宇
2016,Vol. 38(2): 119-125.
索结构因其轻、柔及高强度等特性被作为受拉构件广泛应用于工程领域.一方面,环境载荷激励下索结构产生了复杂的大幅动力响应,给结构带来危害;另一方面,索结构是一个同时含有平方和立方非线性的典型力学系统,具有非常丰富的非线性动力学行为.因此,索动力学的研究受到了工程界和力学界的广泛关注,产生了大量的研究成果.本文尝试从索结构动力学建模、非线性内共振分析、支座运动激励下的索动力学以及复杂环境载荷作用4个方面对索动力学研究进行总结,并讨论目前研究的局限性.
页岩气储层压裂数值模拟技术研究进展
金衍, 程万, 陈勉
2016,Vol. 38(1): 1-9.
页岩气储层水力压裂数值模拟既要考虑页岩储层岩石的特性,又要兼顾水平井分段压裂施工工艺,是一个非常棘手的力学难题.本文简述了页岩气储层岩石具有的地质力学特征和页岩气储层开发常用的水平井分段压裂技术;详述了扩展有限元、边界元、离散元在水力压裂裂缝模拟上的应用现状,指出了它们在处理裂缝问题的局限性和优越性,总结出边界元三维位移不连续法是模拟多裂缝扩展的有效方法.
载人登月轨道研究综述
宝音贺西, 李京阳
2015,Vol. 37(6): 665-673.
21世纪初叶,美国星座计划、欧洲曙光计划以及中国嫦娥工程计划的相继提出,彻底拉开了人类重返外太空的序幕,载人登月也被赋予了全新的涵义和使命.探测内容的多样化,轨道设计的复杂精细化,宇航员安全保障的突出化,进一步加大了载人登月工程任务设计的复杂度与难度.文中分别从载人登月轨道整体、地月转移轨道、空间交会对接以及全月面到达这4个方向介绍载人登月当前研究进展与现状,并列举了各研究领域的相关热点问题.基于对上述研究现状的分析,尝试展望了该研究领域未来的发展趋势.
钻柱振动信息测量技术研究进展
狄勤丰, 平俊超, 李宁, 王文昌, 王明杰, 张鹤
2015,Vol. 37(5): 565-579.
随着深井、超深井数量的快速增加, 钻柱振动导致的钻具失效问题更加突出. 针对钻柱振动的研究可分为理论与数值模拟、测量分析两种方法. 由于钻柱振动具有复杂的非线性特征, 使得理论与数值模拟研究受到了很大限制, 因此井下振动测量技术的研究显得尤为重要. 本文比较全面和系统地介绍了国内外钻柱振动测量技术研究现状和进展情况, 并对几个应用较为成熟的国外测量系统的工作原理、分析方法及应用技术进行了详细的综述. 所得结论可为我国井下振动测量技术的发展提供重要参考.
非饱和土力学理论的研究进展
刘艳, 赵成刚, 蔡国庆, 李舰
2015,Vol. 37(4): 457-465.
回顾了非饱和土有效应力的发展,目前普遍认同采用两个应力变量来建立本构模型,且对基质吸力中毛细和粘吸两部分作用进行了阐述。分析了非饱和土强度问题,包括抗剪强度和抗拉强度。讨论了非饱和土的本构模型问题,包括基于净应力和基质吸力的弹塑性模型,基于Bishop有效应力和基质吸力的水力力学耦合弹塑性模型,以及双孔隙结构的模型。最后探讨了热力学方法和多孔介质理论在非饱和土中的应用,基于多孔介质理论在多场耦合条件下土体复杂的行为是当前值得研究的问题。
岩爆的压缩流体包裹体膨胀力源假说
岳中琦
2015,Vol. 37(3): 287-294.
岩爆是地下工程中的一种奇异力学破坏现象. 开挖后的围岩块石突然、猛烈地向开挖空间弹射、抛掷和喷出. 它具局部性、突发性、隐蔽性、滞后性、无前兆性、高初速度和高冲击动能. 岩爆常常导致深部岩石工程重大人员伤亡和经济损失. 虽然人们对岩爆做了大量研究, 岩爆的成因机理依然是公认的"国际岩石力学领域的世界性难题". 本文指出、分析、论证了造成这个"世界性难题" 的原因是, 国际岩石力学领域忽略了连续完整岩石中微小流体包裹体的存在和异常作用. 本文进一步提出、分析和论证了封闭在完整岩石中的微细流体包裹体可能处于被压缩状态, 能够拥有高压强, 能够造成完整岩石内部的局部异常高地应力场. 岩石开挖可导致封闭在岩石内部的众多微细高压缩流体包裹体重新随时间而渗流、移动和相变, 再造成局部完整脆性围岩的岩爆. 对岩石流体包裹体的力学研究能让我们破解. . .
桥梁安全监测最新研究进展与思考
马宏伟, 聂振华
2015,Vol. 37(2): 161-170,181.
分析和总结了桥梁损伤检测方法和安全监测技术的发展状况,并对现有方法进行分类.分析了现有方法在研究与工程应用过程中存在的5个主要问题和挑战.深入探讨当前发展的热点研究问题,同时对下一步的研究工作提出了相关建议和方向,提出基于大数据分析的桥梁安全监测思想,希望能对今后的研究工作有所启发.
多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展
敬霖, 王志华, 赵隆茂
2015,Vol. 37(1): 1-24,48.
高孔隙率多孔金属及其夹芯复合结构是一种物理功能与结构一体化的新型、轻质高强材料/结构,具有高比强度、高比刚度和优良的吸能和缓冲性能等多种功能,引起了学术界和工程界众多研究者的极大关注. 本文概述了轻质多孔金属及其夹芯结构的制备方法、多功能特性及其应用,介绍了多孔金属夹芯结构元件(梁、板、壳)遭受准静态和动态冲击载荷下的理论、实验和模拟方面的国内外研究现状,分析和讨论了多孔金属及其夹芯结构力学行为研究中的研究手段和基本问题,重点关注了多孔金属夹芯结构的变形/失效、动态响应和能量吸收.
耳蜗力学研究进展
马富银, 吴九汇
2014,Vol. 36(6): 685-715.
耳蜗力学是听觉科学和生理声学研究的核心话题,同时也是一个极具代表性的生物力学话题. 深入总结和揭示耳蜗力学特性能够推动相关问题的深入研究和促进心理声学的发展与应用. 该文分宏观力学和微观力学两部分进行综述,然后结合近几年的研究动态,总结耳蜗力学的发展趋势和应用前景. 表明耳蜗作为一个杰出的频率选择和高灵敏度的声信号感应器官,可以对20~20 000 Hz 这样跨度达千倍的频率做出精确响应,且刺激信号可以放大4 000 倍以上.
爆炸冲击载荷作用下车辆和人员的损伤与防护
张钱城, 郝方楠, 李裕春, 于渤, 刘剑锋, 金峰, 卢天健
2014,Vol. 36(5): 527-539.
在当前反恐战争和地区武装冲突迫切形势下,如何提高车辆及人员的防护能力是诸多学科工作者面临的共同挑战。综述了威胁车辆安全的常见爆炸物、其作用原理和影响爆炸物作用载荷的因素,阐述了爆炸物爆炸冲击对车辆的破坏和人员损伤的各类不同形式。在此基础上分析了相关的实验、表征和模拟技术的研究进展,总结了国内外车辆爆炸防护结构的研究现状,包括轻质防护材料和结构的研发趋势,展望了车辆爆炸防护结构设计的研究趋势。
非牛顿流体流动的格子Boltzmann方法研究进展
李勇, 柳文琴
2014,Vol. 36(4): 383-395.
格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)能够直接计算局部剪切速率并可以达到二次精度,因此在非牛顿流动数值模拟中展现出一定优势。尽管已证实LBM 对于非牛顿流动的适用性,但是LBM 需要通过即时调节BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)碰撞项中的松弛时间来实时反映黏度改变,当松弛时间接近1/2 时,迭代会出现数值不稳定现象。该文对LBM 在非牛顿流体研究中的进展进行了总结,介绍了增加数值稳定性的方法并对结果的精度进行了比较,在此基础上对LBM 在非牛顿研究中的进一步发展进行了展望。
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