脆性材料动态破坏过程的数值模拟

根据连续介质力学基本原理和离散元法基本思想,针对脆性材料动态破坏过程问题,推导出基于圆盘单元的正交各向异性离散元二维计算模型,并利用此模型计算了各向异性薄板在冲击载荷下的应力波传播问题。通过将计算结果与LS-DYNA程序相比较,表明了本文提出的离散元模型的精确性。另外,对钢弹侵彻下混凝土圆板破坏过程这个典型的发生连续介质向非连续介质转化的动力学问题进行了数值模拟和动画显示,并同侵彻实验中出现的几种破坏形式进行了分析和对比,从而证明了本计算方法是计算和模拟脆性材料出现从连续介质向非连续介质转变的动态破坏问题的有力工具。

爆炸法消除焊接接头残余应力的数值模拟

利用非线性动力有限元法对爆炸处理消除焊接接头残余应力的全过程进行了数值模拟。首先 ,采用温度场与位移场的间接耦合方法计算了钢板对接焊的焊后冷却及残余应力的生成过程 ,求得焊接接头处由高温冷却到室温由于变形受到阻碍而产生的不均匀的残余塑性变形和应力。然后 ,在焊缝区引入移动的爆炸载荷 ,计算了爆炸波作用下该钢板焊接接头附近应力的变化。计算结果表明 ,爆炸处理可引起板内应力的重新分布 ,从而有效地释放超过塑性极限的残余应力。利用炸药爆炸消除大型焊接结构残余应力是一种经济有效的方法 ,本文的数值模拟为研究炸药爆炸消除焊接结构残余应力的机理提供了有力的工具。

离散元法研究的评述

介绍了离散元法的基本理论、计算方法及其应用的现状和最新进展.从离散元法的离散模型特点及便于甄别与其它数值计算方法的关系的角度给予离散元法一个比较宽松的定义.在此基础上阐明了离散元方法与刚体-弹簧模型(rigid body spring model,RBSM)方法,不连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法,分子动力学(molecular dynamics,MD)方法,三维离散元(discrete meso-element dynamic method,DM2)方法及无网格方法(meshless method)等数值计算方法的关系,并讨论了离散元法研究中亟待解决的问题和今后的发展方向.

时-空守恒元解元(CE/SE)方法综述

时-空守恒元解元方法是近年来兴起的一种全新的高分辨率守恒型方程计算方法.它具有物理概念清晰、计算精度高和格式构造简单等优点,是一种具有广阔发展前景的计算方法.本文详细地介绍了CE/SE方法的基本原理、发展历史、应用情况和最新进展,并指出了当前研究的不足和发展方向.

离散元法在求解三维冲击动力学问题中的应用

提出了三维连结型离散模型 ,建立了可实现连结型模型 (用于连续介质 ) 接触型模型 (用于非连续介质 )转化的三维离散元计算程序 ,用来模拟连续介质转变为非连续介质的力学过程 .利用该计算程序对冲击载荷下混凝土块体内 (连续体情况下 )的应力波传播过程进行了数值模拟 .将计算结果的数值与LS DYNA程序计算的结果进行比较 ,验证了该计算程序的计算精度 .在此基础上 ,模拟了混凝土块体的动态破坏 (连续介质向非连续介质转化 )过程 .其计算结果可用动画显示 ,得到的破坏形式与由实验得到的破坏形式相近 .

横观各向同性含液饱和多孔介质中瑞利波的特性分析

基于Biot的孔隙介质理论研究了横观各向同性含液饱和多孔介质中瑞利波的传播特性.考虑介质内的流体特性及固体颗粒的可压缩性,导出了广义瑞利波的三维复特征方程,给出了瑞利波的存在条件.并且,通过数值计算讨论了横观各向同性含液饱和多孔介质中的瑞利波波速、质点的运动轨迹和频散特性、以及流体黏度对瑞利波传播特性的影响.

混凝土动态破坏过程的数值模拟

利用离散元法，对冲击载荷下混凝土平板的变形、破坏的全过程进行了数值模拟和动画显示并分析了不同强制位移速率下的不同破坏形式。

液饱和多孔介质中三维应力波的传播

为了深入研究液饱和多孔介质中应力波的传播,提出了三维两相细观计算模型。基于此模型,应用Galerkin余量法并计及流-固耦合界面的耦合效应,利用直接耦合的技术,开发了三维流-固混合显式动力有限元计算程序。在此基础上对冲击载荷作用下液饱和多孔介质中三维应力波的传播现象进行了数值模拟,并详细讨论了孔隙率,孔隙形状等因素对应力波传播主导波形的影响。

特征线法在三维弹／粘塑性波数值解析中的应用

根据广义特征理论建立了求解三维非线性应力波传播问题的特征关系式，并采用特征线法对纵向冲击载荷下弹／粘塑性矩形截面棒的三维应力波传播过程进行了数值模拟。

弹粘塑性圆管中动应力集中的数值计算研究

本文采用沿次特征线积分方法,求解纵向冲击载荷作用下弹粘塑性圆管的动应力集中问题。数值计算结果表明:动应力集中的发生位置取决于圆管的壁厚与外环半径之比,圆管内各点最大拉应力中的极值依赖于冲击载荷的升载时间及圆管的材料特性。本文研究了避免发生动应力集中的条件,并同相对应的圆柱体的数值计算结果进行了比较。

弹性杆共轴撞击过程的动画模拟

在应力波分析的基础上，对两根弹性杆纵向共轴撞击过程进行了动画模拟．其计算机软件可表现在不同的撞击条件下，弹性杆内的应力波传播、变形、接触和分离状况，操作简单，有着广泛的应用前景．

三维热弹性应力波传播问题的数值分析

为求解三维动态热弹性问题提出了一种基于特征线法的数值方法，并对矩形截面的热弹性棒在冲击载荷和热冲击同时作用下的三维应力波传播过程进行了数值模拟。

受冲击弹性圆板动应力集中的数值计算

1 引言在纵向冲击载荷作用下,圆柱体及圆板内产生的应力波经传播及在其自由表面上的反射,将使其某些局部产生动应力集中,进而导致脆性破坏.Kolsky 曾通过冲击实验对此问题进行了较为系统的研究.笔者曾通过数值计算分析了Kolsky 的试验中圆柱内产生的各应力成分的变化情况及动应力集中现象.求得的动应力集中的发生位置同Kolsky的试验结果基本一致.本文采用同样的数值计算方法,以立体图形表示了受冲击弹性圆板中发生动应力集中的部位,并研究了不同的冲击载荷及其作用范围,圆板的尺寸及材料特性等因素对动应力集中的发生及其发生部位的影响.

弹/粘塑性圆柱内剪切波的二维数值解

提出了一个根据沿次特征线积分原理求解二维弹／粘塑性剪切应力波传 播问题的数值方法，并计算了呈非线性分布的动剪应力载荷作用于圆柱体一 端时圆柱体的应力波传播问题．弹性剪切波问题的数值解与精确解相符．利 用统计总能量的方法考察和讨论了数值解法的稳定性和收敛性．

抛石散体振动密实过程的离散元数值模拟

借助离散元法对爆炸挤淤形成堆石散体的振动密实过程进行了数值模拟。通过模拟散体单元相互运动、位置重排,在整体上表现出抛石堤的挤密效应,模拟结果与实际情况基本相符。利用离散元法可以清楚地得知所模拟的抛石堤在振动荷载作用下的运动及受力情况,抛石堤在各个时刻的状态也很明确。这充分说明采用动态离散元来模拟散体是可行的。

素混凝土本构模型参数的实验研究

在对JHC(Holmquist-Johnson-Cook)模型进行理论分析的基础上,针对该模型的力学参数获取问题设计了一系列具体的实验,并通过这些实验获取了一种素混凝土的JHC模型的具体参数。依据所获取的JHC模型力学参数,运用LS-DYNA有限元软件,对素混凝土板在爆炸载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟,并进行了相应的爆炸实验。数值模拟结果与实验结果吻合较好,表明按照本文提供的实验方法来测定JHC模型参数是有效的。

预热爆炸压实烧结纳米ITO陶瓷粉末

改进爆炸实验装置,并利用该装置实施了预热爆炸压实实验。以商业ITO纳米陶瓷粉末为原料,通过压力机将粉末压实到大约50%理论密度的初始压坯,选择预热温度为800℃以上进行爆炸压实,从而获得了致密且晶粒在纳米量级的良好烧结体。结果表明:预热爆炸烧结体微观组织结构均匀,晶粒尺寸分布在200nm左右,且将烧结体在扫描电镜上放大到100,000倍时仍未发现明显孔洞和微裂纹等缺陷。认为宏观塑性变形和晶粒长大是导致良好烧结的2个主要机制。

基于CE/SE方法的二维Euler型多物质流体弹塑性问题计算

将CE/SE方法推广到二维固体流体弹塑性问题的数值计算,同时结合杂交粒子水平集方法追踪物质界面和合适的边界条件,提出一套完整的二维Euler型流体弹塑性计算方案.通过长钨杆侵彻装甲钢实验的数值模拟,对方法的精度和有效性进行验证.

爆炸排淤法“石舌”形成过程的数值模拟

利用离散元法,对爆炸排淤的“石舌”形成过程进行了模拟和动画显示,并对模拟结果进行了分析。

圆环列系统吸能特性研究

采用改造的分离式Hopkinson压杆实验装置并配合高速摄影装置,对冲击载荷下不同材料的圆环列系统的动态力学行为进行了实验研究,并应用动力有限元LS-DYNA对该系统进行了相应的数值模拟,讨论了不同圆环列系统的吸能特性以及不同参数的影响。结果表明圆环列结构具有较高的吸能效率,具有重要的应用价值。