水凝胶多场耦合计算力学

作为一种具有多场耦合特性的智能柔体材料,水凝胶的制备技术、性能表征与结构应用得到迅速发展。本文在分析水凝胶本构理论和结构设计的基础上,提出了水凝胶多场耦合计算力学的基本方法和范式,包括微观粗粒化分子动力学模拟和宏观耦合有限元方法等,计算了化学-力学耦合作用下水凝胶材料与结构的变形和应力,给出了多个数值算例与结果比较。研究指出多场耦合计算力学将成为水凝胶材料和结构分析的主要手段,并推动水凝胶等这类智柔材料的性能设计与工程应用。

“纪念钟万勰院士九十诞辰暨《计算力学学报》创刊四十周年”专刊序言

2024年2月24日是本刊第二任主编、中国科学院院士、大连理工大学钟万勰教授诞辰九十周年。2024年2月又适逢《计算力学学报》(原名《计算结构力学及其应用》)创刊四十周年。为继承和弘扬钟万勰院士的学术思想和科学精神,缅怀其治学风范,秉承本刊的创刊人钱令希院士等老一辈科学家倡导的推动计算力学发展及其与工程实践相结合的办刊宗旨,交流计算力学领域的学术研究成果,我们组织了本专刊。包括钟万勰院士学生在内的计算力学领域部分知名专家应邀赐稿。

小波数值方法及其在计算力学中的应用

随着力学研究不断向多学科交叉、跨尺度关联及极端环境影响推进,强非线性、强间断、多场强耦合、多尺度与复杂几何构型已成为解决各类力学问题定量分析所面临的共性特征.长期的定量研究表明,实现具有这类特征力学问题有效求解的核心之一,是构建在多尺度情形、非线性因素作用下具有准确识别、定位、捕获以及分离各个尺度特征尤其是小尺度局部特征能力的数值工具,这些能力包括大尺度低阶近似解与小尺度高阶微小截断误差的有效分离解耦.而小波理论固有的多分辨分析和时频局部化特性,以及丰富的基函数可选择性,恰好能满足这一数学特征需求,因此,可为发展各类复杂力学问题的高效定量求解方法提供有效的理论支撑和丰富多样的技术途径.基于这一事实,本文对小波理论进行了全面探讨,着重介绍了双正交多分辨分析的理论框架和常用小波基的构造方法.在此基础上,深入研究了有限区域上小波逼近格式的构建方法,并系统阐述了各类基于小波理论的数值方法的基本原理、发展历程及其优缺点.特别关注了近期出现的具有突出性能的几类新型小波方法,并详细评述了它们在典型力学问题求解中的应用效果.同时,本文也指出了当前小波方法在复杂强非线性力学问题求解中所面临的挑战,旨在为小波数值方法的未来发展及其在复杂力学与工程问题中的应用拓展提供有益的参考,并为最终实现这些问题的高效、高精度普适定量求解提供新的视角和方法.

非连续变形计算力学模型在岩体边坡稳定性分析中的应用

阐述了作者近期所发展的非连续变形计算力学模型 (DDCMM)的基本原理 ,并将其应用于一个典型岩体边坡的稳定性分析 ,可精确地预测边坡的变形和接触力分布及其整体稳定安全系数。通过与现有解答的对比分析 ,表明所得解答是合理的 。

反问题与计算力学

从系统科学的观点,介绍了反问题的概念、提法和分类,并阐述了解反问题的困难及其与解正问题的区别,最后一节综合地分析了反问题与计算力学的关系和相互影响。

三维多向编织复合材料有效弹性模量的细观计算力学分析

编织复合材料性能预报与材料优化设计研究是编织复合材料研制开发的重要环节。本文在已建立的三维多向编织复合材料单胞几何模型的基础上 ,研究建立了含多相介质单元的有限元分析方法。结合实例预报了碳 /环氧四向编织复合材料的有效性能并和实验结果进行了对比。

《计算力学学报》引文及基金论文定量分析

运用文献计量学方法,通过对全国中文核心期刊《计算力学学报》10年来(1997-2006年6月)所发论文引文(包括引文的数量、语种、类型和年代分布)及基金论文(包括基金论文的数量、获基金资助的数量、资助机构和基金论文作者的地域分布)的定量分析,客观揭示该刊在我国学术界的整体水平及重要影响。

非连续变形计算力学模型中的接触力元

阐述了多体系统中物体间的相对距离、接触的类型及其接触方式的判断法则,建立了物体间接触的力学控制方程及接触的传递与转换的实现方法·基于广义有限单元的物理覆盖的接触,以Coulomb摩擦接触准则为基础建立了接触力元,当非连续界面上的应力状态不违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元接触在一起,具有连续性;当非连续界面上的应力状态违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元具有非连续性,将产生相互滑移或脱离,分别相当于切向流动和法向流动·它可将连续性与非连续性有机地统一起来,为非连续变形计算力学模型合理地处理多体间的接触提供了力学分析方法·

非连续变形计算力学模型基本原理及其线性规划解

采用 Coulomb摩擦定律考虑界面的摩擦接触条件 ,从一般的平面问题出发 ,根据其边值方程的弱形式 ,利用加权余量法 ,在分别建立广义有限单元的位移插值模式和接触力元 (即接触面上内力分布模式 )的基础上 ,推导了多体系统非连续变形计算力学模型的基本控制方程 ,给出了其线性规划的数学列式和求解该问题的数值算法 .算例分析表明 ,该方法能够模拟多体相互作用系统的变形和应力及接触内力 .

岩土工程图形计算力学的概念方法及应用

提出图形计算力学的概念和方法,将计算力学、计算机图形学和现代AutoCAD技术相融合,利用已经发展的比较完备的计算机图形学的理论方法和现代AutoCAD技术提供的三维建模平台,将整个岩体切割成为具有一定方向、一定规模、一定形态和特征面的组合实体,这种图形实体的主要特征、属性、相互接触,嵌入的位置和量值可直接从图形中判断计算。将该算法应用于多种数值方法中,较现有的纯数值计算方法更加直观、简便和可靠,此法和虚拟现实技术相结合,使图形计算力学充满了发展的空间和应用价值。

力学专业研究生计算力学能力培养及其课程体系建设

提出了力学专业研究生的计算力学能力要素,介绍了培养研究生计算力学能力和相关课程设置的一些新理念和做法.初步实践表明,具有高水平计算力学能力的高层次应用型创新人才受到工业技术领域的青睐.

跨世纪的中国计算力学

简要介绍中国计算力学的形成和发展，回顾了３０多年来中国计算力学工作者在计算力学基本理论、方法和应用软件等各方面所取得的成就，展望２１世纪中国计算力学的发展和可能的重要研究方向。

在本科力学课程中引入计算力学内容的可行性分析

力学是土木建筑工程、机械动力工程及水利工程等专业的必修基础课。目前的本科教学内容主要是经典力学理论和方法 ,难以反映理论解析、实验测试和数值计算方法三足鼎立这一力学学科的发展状况 ,对开阔学生思路、培养和提高创新能力也显不足 ,因此 ,有必要在教学中引入计算力学内容。本文从教学内容、教学目标、实施条件、实施效果等方面探讨了在本科力学课程中引入计算力学内容的可行性。

计算力学中的样条有限元法的进展

主要评述基于变分原理、样条函数理论与状态空间理论的样条有限元法在近２０多年来的进展以及进一步发展的趋势．首先评述了国外的早期工作──截断式样条函数在力学中的应用情况．接着评述国内工作──样条有限元、样条有限点、样条单元法等优缺点，最后还介绍了目前国内外尚未报导过的，即多变量样条有限元法和样条状态变量法在动力响应中的应用．关键词变分原理，样条函数，状态空间理论。

参数二次规划法在计算力学中的应用(三)

3.应用举例 例6受无摩擦条形基础作用下的半无限大地基承载力问题,是许多学者分析和计算过的例题。图16为本文所采用的单元划分形式,其中地基和上部基础荷载的几何尺寸与文[28,29]相同。其它材料性质也与文[28,29]相同。

计算力学的有限元线法

本文对新近提出的有限元线法作一简介,对其正在取得的进展及发展前景作了评述及展望。

非连续变形计算力学模型中的广义有限单元

阐述了广义结点的数学覆盖和物理覆盖、覆盖的类型及其特征·在此基础上 ,由广义结点构造数学覆盖 ,并介绍了不同类型的数学覆盖·广义有限单元是由数学覆盖、物理覆盖和本构关系构成 ,不同特性的数学覆盖和本构关系可构成不同特性的广义有限单元 ,以模拟多体系统中不同特性的物体 ,如刚体、弹性体、弹塑性体、粘弹性体和粘弹塑性体等 。

烤瓷熔附金属修复材料实验力学与计算力学比较研究

研究对烤瓷熔附金属PFM(Porcelain fused to metal)修复材料进行力学分析的实验与计算方法 ,分析其相关程度和内在联系。制作不同金瓷比 ,外形为 2 6mm× 4mm× 1.5mm的PFM试件 15个 ,分 5组 ,每组 3个 ,采用三点弯曲实验测量其弯曲强度及弹性模量 ,观察其变化规律 ,并与理论计算值比较 ,讨论其相关性。发现实验测量结果与理论计算结果有明显相关性 ,可以通过修正的理论公式来预测PFM的力学性质。PFM各组份的几何形态参数和力学参数与其总体力学性质有规律性关系 ,可以用通过校正的理论公式进行预测和改进。

土木工程专业计算力学类课程教学体会

计算力学类课程教学是土木工程专业教学的重要组成部分,这类课程的教学效果直接影响学生的素质和创新能力。文章从教学实践的经验中总结出目前该类课程在课程体系设置、理论教学与实践性教学相互关系,以及考核方式等方面存在一些不足,提出了改进的具体措施。这对提高学生学习的积极性、改善教学效果,进一步提高该类课程的教学质量有一定参考价值。