直管中黏弹性流体二次流的非线性特性分析

用Giesekus本构方程表征黏弹性流体的流变行为。采用数值模拟方法,发展了基于有限体积法的黏弹性数值算法,并用经典4∶1收缩流基准问题验证了所发展算法的有效性。然后分别模拟了内切圆直径等于20mm时横截面为正3-8边形以及椭圆的长直管道的黏弹性流体的流动,结果发现二次流产生涡的个数是边个数的二倍,椭圆横截面上二次流产生四个涡,直管中黏弹性流体二次流中涡的产生条件是横截面为变曲率边界。通过比较不同非线性系数发现,当非线性系数为0时直方管二次流为中心点流出的源流,且其二次流速度远小于非线性系数等于0.18时的二次流速度。结果表明,文中所发展算法能有效模拟黏弹性流体在直管中的二次流现象,而且数值结果所呈现的二次流非线性特性和理论上的非线性特性吻合较好。     

基于黏弹性的超高分子量聚乙烯齿轮计算分析

为给超高分子量聚乙烯（UHMWPE）齿轮的承载能力计算及校核提供理论依据和参考,本文以UHMWPE的非线性黏弹性为基础,采用了黏弹性力学模型和超弹性力学模型（Arruda-Boyce模型）相结合的方法,建立了UHMWPE齿轮的力学模型和几何模型,应用ABAQUS非线性有限元分析软件,对与钢齿轮啮合运转时的UHMWPE齿轮进行了动态模拟,并对它的应力和应变大小、分布及承载能力进行了计算和分析研究.结果表明,齿根部位的Von Mises应力和弯曲应力最大,轮齿节点处的接触压应力最大.建立在非线性黏弹性基础上的UHMWPE齿轮动态模拟和计算分析结果更符合实际.     

加速黏弹性传动带的分岔和混沌动力学特性

为了探索黏弹性传动带的分岔和混沌动力学特性,基于几何非线性,利用Hamilton原理建立了黏弹性传动带的非平面横向非线性动力学方程.对黏弹性传动带的偏微分动力学方程进行Galerkin截断,得到了常微分方程.利用四阶Runge-Kutta法对得到的常微分方程组进行数值模拟.模拟结果表明,黏弹性传动带系统存在分岔和混沌现象.     

注塑成型过程中的黏弹性模型流动的模拟

在注塑成型的后充填过程中,制品在保压压力梯度的作用下,因为自身热胀冷缩受到限制,从而制品各部位温度分布不均,制品各部位所经历的收缩变形也不一样,制品各部位的热残余应力也不同。制品的热残余应力,决定了制品的机械性能、热力学性能等性能的各向异性,并且将影响制品尺寸的稳定性。本文采用数值模拟方法用来解决制品成型过程中的热残余应力问题。而传统的注塑成型流动模拟所广泛的Hele—Shaw和Maxwell控制方程来模拟不能压缩的、非牛顿、非等温的流动。大量实验证明黏弹性模型要优于黏性模型,更加贴近实际的物理过程。     

考虑孔隙损伤的黏弹性材料压力容器问题

应用线弹性微结构理论和黏弹性理论,讨论了带孔隙损伤的黏弹性材料压力容器问题。所得的解是准静态的。应力的解和线弹性的压力容器的应力解相同,位移场和损伤场与带孔隙损伤的线弹性材料压力容器问题的位移场和损伤场相似。     

泥岩黏弹性剪切蠕变模型及参数辨识

基于泥岩黏弹性剪切蠕变试验结果,采用Burgers模型辨识获得了不同时间尺度下的泥岩黏弹性剪切蠕变参数,分析了时间尺度对泥岩黏弹性剪切蠕变模型参数的影响.结果表明,Burgers黏弹性剪切蠕变模型参数具有显著的时间尺度效应,以短期内的蠕变试验数据辨识获得的蠕变模型在预测岩石长期的黏弹性蠕变特征时显著高于试验结果.基于稳态蠕变阶段的试验数据拟合获得黏滞系数η2后再确定的蠕变模型能较好地预测长期的黏弹性蠕变特征,但在时间尺度较低时与试验结果吻合得不理想,然而建立的非线性黏弹性剪切蠕变经验模型,拟合得到的误差平方和Q(0.56×10-8～1.49×10-8)显著低于Burgers黏弹性剪切蠕变模型拟合得到的Q(0.16×10-8～8.15×10-8),能够更加准确地描述岩石的黏弹性蠕变特征.     

“研究生论坛”稿件-岩石非定常黏弹性应力松弛本构模型研究

采用RLJW–2000岩石三轴流变伺服仪,对粉砂质泥岩进行了三轴压缩应力松弛试验。基于试验结果,首先采用定常Hooke-Kelvin模型描述岩石的应力松弛特性,分析了参数定常情况下模型拟合值与试验值之间的差别,表明不考虑参数的时间相关性将引起较大的误差,有必要建立岩石的非定常应力松弛模型。以Hooke-Kelvin模型为基础,将黏弹性模量G2、黏滞系数H1看作是与时间有关的非定常参数,得出了两种模型参数随时间的变化关系,建立了三维应力下岩石的非定常黏弹性Hooke-Kelvin应力松弛模型。对比模型拟合结果与试验结果,非定常黏弹性Hooke-Kelvin应力松弛模型比定常模型能更准确地反映粉砂质泥岩的应力松弛特性。研究成果可为今后开展此方面的工作提供有益参考依据。     

分数阶黏弹性有限元及其在围岩变形中的应用

在经典力学所得到的黏弹性动力学方程的基础上,引入分数阶微积分基本理论,获得了分数阶黏弹性动力学方程。与有限单元法基本理论相结合,最终获得分数阶黏弹性有限单元法的方程表达式。参考整数阶New-mark积分方法,获得了分数阶New-mark的积分方案与数值实现方法。计算了开孔为巷道形状的无限大平面弹性区域的算例,对比了黏弹性有限单元法的整数阶与分数阶形式的计算数据。验证结果表明分数阶粘弹性有限单元法具有分数阶流变模型平稳的优势,同时又有比有限元法更好的收敛精度。     

沥青路面加热型密封胶的低温黏弹性模型

为了描述加热型裂缝密封胶在低温条件下的应力-应变本构关系,以标准线性固体模型为基础,利用玻尔兹曼叠加原理对密封胶在拉伸-松弛过程中的力学行为进行分析,建立密封胶拉伸-松弛阶段的理论方程.采用ASTM D5329的粘结试验方法,选择6种加热型密封胶进行常应变拉伸-应力松弛试验,3种应变量分别为2.25 mm、3.75 mm和6.90 mm,采用标准线性固体模型拟合试验数据,求得拉伸和应力松弛回归方程.实验结果表明,标准线性固体模型可以较理想地拟合密封胶在低温条件下的黏弹性力学行为,应变量越小,模型的拟合精度越高.     

金红石晶体空洞的成因分析

通过实验发现，在用燃熔法制备的金红石单晶体中的网状裂纹，不是普通的热应力裂纹，而是由于晶体在生长过程中，作为环境相的燃烧室气氛的氧分压低，使得结晶后的晶体心部含有大量空洞，并在晶体表层诱发网状裂纹．通过分析生长过程中TiO2与环境相的相互作用，讨论了空洞的形成机制与条件，并通过实验给出了生长无空洞完整晶体的工艺条件．     

无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能

采用分离变量法推出了无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能的计算公式。基于该公式,计算了相对磁导率为高、中,低的磁性材料的屏蔽儿能。计算结果表明;相对磁导率高的磁性材料其屏蔽效能不一定大,这一结果与一般的概念相悖。文中也分析了大半径,薄壁条件下的屏蔽效能,得到了近似计算公式和屏蔽效能几乎与壁厚无关的结论。     

浅析圆管式空心无梁楼盖的结构设计

通过分析圆管式空心无梁楼盖的受力特点,分析了此楼板体系的计算模型及计算方法.有效解决了大跨度、大空间、大荷载的结构设计问题.     

地下洞室围岩的卸荷研究

介绍了地下洞室围岩稳定性分析的传统理论及卸荷分析方法。由于不同于加载条件，岩体在卸荷条件下的应力路径不同，分析方法也应不同。在此基础上，论述了卸荷拱理论。     

球形孔洞膨胀动态问题的弹性-损伤力学分析

研究了材料还没有出现塑性变形、仅含弹性区和损伤区的球形孔洞动态扩展问题．首先通过对弹性区的研究以及初始损伤分析获得弹性区的场量分布,并给出弹性／损伤区交界处的边界连续条件;然后在自相似假设条件下,推导出动态扩展时损伤区需满足的控制方程;最后通过打靶法进行数值求解．数值分析表明,许多材料参数如ν、n、m都对弹性区和损伤区的场量分布有影响．     

粘弹性圆柱体运动微分方程的建立

通过对轴向流动中粘弹性圆柱体微单元的受力分析,运用D＇Alembert原理建立了其运动微分方程。然后引入Kelvin模型的微分算子,得到了轴向流动中Kelvin模型粘弹性圆柱体的运动微分方程,最后再分别引入无量纲量将Kelvin模型的微分方程化为无量纲方程。     

隆尧县高氟地下水的分布特征与利用

依据大量地下水化学分析资料,揭示了高氟地下水的分布规律和水化学特性,并从气候、地貌、地层岩性和水文地球化学环境等方面分析了高氟地下水的形成机理。认为高含氟地层的存在是形成高氟水的基础,地貌、气候和水文地球化学条件是三个重要的控制因素,并建立了地下水中氟含量与相应深度地层氟盐含量的关系式,用于指导低氟地下水的寻找与开发。     

四镜折叠腔激光器腔内倍频束腰研究

基于传输矩阵理论,针对半导体激光端面抽运的四镜折叠腔腔内倍频固体激光器,数值分析了谐振腔中倍频分臂的束腰尺寸和位置与腔参量的关系.分析表明,选择较小曲率半径的后端镜以及适当缩短谐振腔倍频分臂的长度,均可以减小倍频分臂中激光的束腰半径,同时也会使束腰位置更靠近后端镜;其他分臂的长度变化对束腰尺寸影响不大,但可改变束腰的位置.较小的束腰半径有利于获得较高的二次谐波转换效率,但若束腰距离后端镜过近,在高功率运转情况下,容易损伤后端镜表面薄膜.     

粉末高速钢W18Cr4V的制备与性能

文章介绍了用金属粉末为原料,按照传统的高速钢成分,用烧结法制作粉末高速钢W18Cr4V的方法,并对其性能作了测试.和传统高速钢性能相比,粉末高速钢各项指标均提高了10%～20%.用粉末高速钢代替传统高速钢制作的工模具材料,能克服传统的高速钢的缺点,并能提高工模具的使用寿命.     

均匀流场中含自由液面的陷落腔压力分布数值研究

在有自由液面的情况下,针对横剖面为圆形和方形的陷落腔模型,在均匀流场条件下的水动力数值实验研究,取得了腔体壁面的流体定常压力和脉动压力的实验数据．利用计算流体力学软件CFX对有自由液面的陷落腔内液体的晃荡现象和压力分布进行了数值计算,分析了模型所受的定常压力随傅汝德数和腔体形状的变化趋势,在脉动力分析中利用随机过程的理论,并讨论了晃荡现象对压力分布的影响．