基于广义粒子动力学的巷道围岩弹塑性分析

提出了广义粒子动力学数值分析方法,该方法是一种无网格数值分析方法,可以考虑关联塑性流动法则和非关联塑性流动法则对岩石材料塑性变形的影响。将广义粒子动力学数值分析方法应用于巷道围岩的弹塑性分析,确定了巷道围岩的应力场、位移场和塑性区。该数值模拟结果与有限元结果吻合较好,表明将考虑岩石材料剪胀特性的弹塑性本构理论引入到广义粒子动力学数值分析方法,不失为模拟岩石类材料弹塑性破坏的一种有效数值手段,研究结果为更好地理解岩石材料的屈服破坏过程提供重要的参考。

TBM滚刀破岩的广义粒子动力学数值模拟

提出了一种新的无网格数值模拟计算方法——广义粒子动力学法(GPD),并在GPD算法中引入了粒子损伤理论。运用GPD方法,建立了TBM单滚刀、双滚刀作用下的完整岩体破岩模型,成功模拟了TBM滚刀破岩过程。通过与数值模拟结果及室内试验结果的对比分析,验证了GPD法模拟TBM滚刀破岩过程的有效性。同时,运用GPD方法建立了含节理岩体及高围压条件下岩体的TBM滚刀破岩模型,研究了节理及围压条件下TBM滚动破岩过程。得到了节理对TBM滚刀破岩效率的影响,既可能是促进作用又可能是抑制作用,高围压对TBM滚刀破岩过程中裂纹的起裂及扩展和破岩深度有较大的影响。

软胶体粒子形成束晶的动力学模拟

利用广义指数模型描述软胶体粒子,结合分子动力学模拟研究软胶体粒子形成束晶的动力学过程.通过等温压缩和等密度降温2个不同的过程,研究了束晶形成过程中结构变化特征和动力学路径对结构的影响规律.研究发现,与蒙特卡洛模拟结果相比,分子动力学模拟得到的结构随着密度的变化有明显的迟滞现象,这是由于考虑了真实的动力学因素引起的差异.此外,在相同温度和压力下通过不同的动力学路径得到的相结构不完全相同,这是由于动力学形成过程会对相结构产生很大的影响.

粘滞性粒子动力学中的二维非自相似初值问题

研究了二维粘滞性粒子动力学中的非自相似初值问题.该初值被一圆环分为内外两块常状态.利用广义特征分析的方法和广义Rankine-Hugoniot关系,该关系是常微分方程组,一个包含狄拉克激波和真空的整体解被构造性地得到.

ATM网络带宽动态优化的广义粒子模型和算法

提出一种新的广义粒子模型和算法,将ATM网络优化问题转变为对偶力场中粒子的运动学和动力学问题,从而分布并行地动态优化ATM网络的资源和带宽分配以及ATM网络的QoS通信合约.讨论了ATM网络动态优化的广义粒子模型的适应性、收敛性和稳定性等性质.ATM网络带宽分配优化问题是NP-完全问题.根据服务类型、通信流量特性和QoS参数,优化ATM网络的资源和带宽分配,对于提高网络吞吐能力、保证网络QoS性能有重要意义.理论分析和仿真实验表明,广义粒子模型和算法具有高度分布并行性,能体现资源需求的价格机制,能适应复杂的动态环境,易于硬件和软件实现.

多Agent系统问题求解的广义粒子模型方法

提出一种多Agent系统分布式问题求解的新的广义粒子模型,将复杂环境下多Agent系统资源分配和任务规划的优化问题转变为广义粒子模型中的粒子运动学和动力学问题.广义粒子模型可以描述和处理的复杂环境包括多Agent系统中的Agent之间存在的随机、并发、多类型的交互行为.各Agent有不同的个性、自治性、生命周期、拥塞程度和故障几率等.本文讨论了广义粒子模型和多Agent系统分布式问题求解的关系,提出了广义粒子模型的数学物理模型和多Agent系统分布式问题求解算法,并且证明了它们的正确性、收敛性、稳定平衡性等基本性质.通过复杂环境下多Agent系统资源分配和任务规划问题的实验和比较,证实了广义粒子模型方法的有效性及其特点.

粒子与集体行为

布洛赫电子的运动受到贝里曲率的影响,已是人们熟知的量子几何效应。凝聚态系统中的各种集体行为,以及它们与电子系统的耦合,为量子几何现象的探索提供了更加广阔的舞台。针对几种典型的对称破缺状态,文章就下列方向中的有关研究和应用作出简略回顾和展望,包括晶格振动与声子、磁化动力学与自旋波、玻色凝聚体与量子涡旋、超导序参量与准粒子以及晶格形变与人工引力。

断续节理岩体的TBM滚刀破岩机理研究

了推广全断面隧道掘进机(TBM)在节理发育地层中的应用,研究断续节理地质条件下TBM滚刀的破岩过程、破岩模式及效率具有重要意义。采用一种新的无网格数值模拟方法即广义粒子动力学(GPD)法,研究断续节理倾角的变化对滚刀破岩模式及效率的影响。结果表明:对含单根断续节理的岩体,节理尖端越靠近加载面,同时越靠近滚刀加载位置时,节理对中央裂纹和破岩深度的抑制作用越大;断续节理倾角对破岩效率的影响不同于连续节理,滚刀切入率P 75°<P 0°<P 90°<P 30°<P 60°<P 45°<P 15°,即按照此顺序破岩难度逐渐减小。

围压对TBM滚刀破岩影响的数值模拟研究

采用一种新的无网格数值计算方法—广义粒子动力学法(GPD),研究了水平方向围压为0,5,10,15,20 MPa条件下,全断面隧道掘进机(TBM)滚刀的破岩过程及破岩模式,分析了围压对岩体可掘性的影响。得到:(1)围压的存在抑制中央裂纹的扩展;(2)随着围压的增加,赫兹裂纹的扩展方向发生偏转,与水平面的夹角变小;(3)相同贯入度下,随着围压的增加,滚刀法向力及其掘进指数均增加。利用GPD法分析了锦屏二级水电站隧道施工中,含节理的岩层中高地应力对TBM滚刀破岩的影响,成功模拟出高地应力下节理岩体的板裂化现象,得到高地应力能够使岩体产生板裂化促进滚刀破岩。

院士风采

胡宁1916.2.11~物理学家。江苏宿迁人。1938年毕业于清华大学。1943年获美国加州理工学院物理学博士学位。北京大学教授、中国科学院理论物理研究所研究员。早年致力于流体力学中湍流理论的研究。40至50年代,对介子的核力理论和广义相对论、S矩阵理论、量子电动力学和粒子理论。

运动带电粒子间的相互作用

运动带电粒子间的相互作用邓小玖（合肥工业大学合肥）众所周知，运动电荷之间如果只考虑洛仑兹力，牛顿第三定律一般不成立。然而若引进带电粒子在外磁场中的总动量户一ｍＧ十ａ二，其中ｑ二为被运动带电粒子带动的电磁场的动量’‘’，则广义力满足牛顿第三定律。如此处...

宇宙的阴暗面:暗物质与暗能量

我的师祖,约翰·惠勒（John Archibald Wheeler）,曾经简洁地概括＂几何动力学＂——一个他个人更喜爱的对广义相对论的称谓：＂时空告诉物质如何运动,而物质告诉时空如何弯曲＂。宇宙学家通过观测原子（以气体或恒星形式存在）的运动或者追踪光在宇宙中穿越的路径去推测时空的曲率,然后他们利用这些对于时空曲率的测量去推断宇宙中物质和能量的分布。

双星并合揭示中子星结构

上世纪最伟大的科学成就之一是建立了粒子物理标准模型,认为自然界存在强力、弱力、电磁力和引力这四种基本相互作用。尽管引力未被成功地量子化,但它可被爱因斯坦广义相对论很好地描述（参见本刊2018年第2期第98页）;弱力和电磁力被电弱理论统一地刻画;强力的理论框架则是量子色动力学（QCD）。