含杂质一维原子链热导Monte Carlo模拟

在弹性碰撞模型基础上,采用Monte Carlo随机抽样计算方法,并考虑局部温度控制局部碰撞顺序,我们研究掺杂对一维原子链热导的影响.对等质量一维原子链的热导模拟结果显示出一个非常稳定的平衡态,呈现出一个近似的温度梯度分布,满足Fourier定律.当链中含单个杂质时,杂质质量和位置都会使整个链的温度分布发生改变,杂质附近的温度振荡幅度最大,而且杂质质量相差越大,杂质附近的温度振荡幅度越大,杂质原子附近因巨大的热运动差异会导致断裂发生.链上原子质量无序分布时,无序度越大,高温端的端口处温度差越大,越容易发生断裂,而且无序度δ>1.0,链的中部虽有较大振荡,但仍呈现线性分布,满足Fourier定律.

球链中冲击扰动的传播

采用Hertz接触理论处理牛顿摆中球与球之间的相互接触,建立球链碰撞模型,观察到碰撞过程中类似孤立波的传播现象.为了便于处理"n对m"碰撞的计算,编写了带有GUI(graphic user interface)界面的计算程序,可以研究不同撞击球个数对撞击过程的影响,包括球心位置、球心速度以及相邻小球间的变形量与相互作用力随时间的变化规律.进一步比较了一维球链模型和三维有限元模型的结果,并实验观察了碰撞过程的细节,得到一致性结论.

连接索链弹性模量对防撞系统能量转换的影响

为了研究船舶与柔性浮式防撞系统碰撞过程中能量的转换关系,分析了连接索链弹性模量对系统消能作用的影响。在对数值计算模拟条件做出合理假设的前提下,基于能量守恒原理,模拟了船舶撞击柔性浮式防撞系统的运动过程,分析了不同连接索链弹性模量条件下重力锚位移的变化规律。基于位移相似与能量等量原则,建立了2种数学模型,比较了数值计算结果与试验结果的差异。分析结果表明:连接索链弹性模量衡量了其变形程度,是影响撞击过程中船舶动能转化为弹性势能的重要因素;在相同条件下,连接索链的弹性模量越大,连接索链越不易发生形变,船舶撞击系统过程中转化为弹性势能的动能就越小,转化为重力锚摩擦内能的动能就会越大,各重力锚的锚位移就会越大;通过数值计算结果与模型试验结果的比较,模型试验中连接索链的弹性模量为260GPa比较合适;在保证连接索链不发生断裂的前提下,索链的选取直接影响系统走锚的位移,从而影响柔性浮式防撞系统的拦阻效果。