一类具有运动边界的机械系统自激振动分析

在研究轧钢机轧制过程中因打滑等因素而产生的自激振动时，本文考虑了因连接轴转动而出现的运动边界问题，提出了一个新的力学模型，建立了具有运动边界问题的运动微分方程。所得到的结论可以应用在轧钢生产之中     

修正的SPH方法模拟强制旋转动边界问题研究

采用移动最小二乘(movingleastsquares,MLS)修正的光滑粒子流体动力学(smoothedparticlehydrodynamics,SPH)算法模拟了一个强制旋转动边界问题模型。提出了一种施加强制旋转粒子动边界方案。阐述了修正方法的原理并给出了具体的修正操作方法。同时,还构建了静边界模型,并分别使用修正的SPH以及商业软件FLUENT计算。对计算结果的比较分析表明：该修正SPH方法,能够消除压力振荡;该方法及动边界处理方案可以有效计算该强制动边界问题,为进一步计算更加复杂模型奠定了理论基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题也具有一定参考价值。     

ACRT—B法晶体生长过程的传质模型

基于对ＡＣＲＴ－Ｂ法晶体生长对时流及传质特性的认识，提出了ＡＣＲＴ－Ｂ法晶体生长过程的一维传质模型。得到了包括初始过渡区、稳态区及终端过渡区轴向成分分布的解析解。定量计算结果表明，与传统Ｂｒｉｄｇｍａｎ法相比，在生长参数不变的条件下，运用ＡＣＲＴ会失去部分轴向面分均匀区。在保护ＡＣＲＴ提高结晶及径向成分均匀性的前提下，适当提高生长速度，选择尽可能小的坩埚最大转速△ωｍａｘ或选用长径比更大的坩埚，是     

用ALE和时间分裂步法分析三维粘性流体大幅晃动的非线性问题

本文提出了在ＡＬＥ标架下用时间分裂步法求解罐内含自由液面大幅晃动的非定常的三维粘性流体（Ｎ－Ｓ）问题的方法。它使得求解储液罐的液面大幅度晃动问题不限于线性势流理论的范围和回避了自由表面波高函数和速度的随体导数中非线性项对求解造成的困难；从而它可以有效地处理带自由边界的粘性不可压的三维流体的非线性流动问题。     

动载荷下应力强度因子的边界元计算

用Ｎａｒｄｉｎｉ－Ｂｒｅｂｂｉａ边界元法计算了动载荷下的应力强度因子，与解析解及有限元解相比较，效果较好。最后对计算结果进行了分析讨论。     

轴向磁场下分离结晶熔体内热毛细对流的数值模拟

为研究轴向磁场对分离结晶Bridgman法生长CdZnTe晶体熔体热毛细对流的影响,采用有限差分法进行了三维数值模拟。结果表明轴向磁场能有效抑制熔体内的热毛细对流;轴向磁场对熔体内部温度分布也有较大的影响,能使等温线分布变得平缓;当磁场强度不变时,随着狭缝宽度的增大熔体内部的流动减弱。     

单值-移动均值控制图在热处理工序中的应用

在研究统计过程控制理论的基础上，提出了一种全新的正态分布控制图——单值一移动均值控制图。论述了它的构造原理和控制线计算公式，提出了判异准则，介绍了此控制图在热处理工序的应用状况，效果显著。     

时域径向积分边界元法在平面单相凝固问题中的应用

该文将时域精细积分边界元方法与界面追踪法相结合,给出平面单相凝固热传导问题的一个有效数值分析方法。首先,利用稳态热传导问题的基本解和径向积分法给出瞬态传热问题的边界积分方程,并采用精细积分方法求解离散的微分方程组,获得相变界面的热流密度。然后应用相变界面上的能量守恒方程,采用界面追踪法来预测相变边界的移动位置,从而给出相关问题数值模拟的结果。最后,为验证该文方法的有效性,给出两个数值算例并与解析解进行了对比。结果表明,该文方法具有较高的求解精度,是求解相变热传导问题的一种有效数值方法。     

钒-钛微合金化钢焊接热影响区晶内铁素体与夹杂物的界面关系

采用聚焦离子束方法制备试样,利用最高加速电压为1 300 kV的高分辨电镜观察钒-钛微合金化钢100 kJ/cm大线能量热模拟焊接热影响区,对作为晶内铁素体形核核心的夹杂物形貌与结构及夹杂物与晶内铁素体界面关系进行了研究.结果表明,晶内铁素体在MnS V(C,N)复合夹杂物相上形核析出,夹杂物和晶内铁素体存在确定的晶体学位向关系.     

三维弹性体移动接触边界元法的一类新方案

基于对二维弹性体移动和滚动接触边界元法的前期研究,将其中的协调离散方案推广到三维问题,提出了针对给定移动方向的三维弹性体移动接触的一种边界元协调离散方案。其中在接触面上的位移和面力都能在边界元离散意义下精确满足,因此能保持边界元法在位移计算、特别是应力计算中高精度的优势。该方案将可能接触区分成大小相等的直角三角形单元,每个直角三角形单元有6个节点,其中3个角节点是固定节点,另外在每条边上有一可动节点。可动节点的位置确定于与其接触的另一面上对应单元的固定节点及其连线的位置。在每一瞬时,每个单元可由可动节点连线分成4个三角形子单元,在每个子单元上边界位移与面力线性分布。文中给出了一些算例来验证所提出算法的有效性和高精度。     

次级电子激发过程的Monte Carlo模拟计算

在总结前人工作的基础上，利用MonteCarlo方法建立了次级电子激发过程的数学模型。然后利用此模型计算了一类重要的次级发射体──高铅硅酸盐玻璃的次级发射性能。本文首次把次级电子发射体的材料构成与其次级电子发射性能通过MonteCarlo计算联系了起来，为新型次级电子发射材料的设计提供了一种计算方法。     

液态挤压过程凝固及热传导的模拟

液态挤压工艺是一步成形管、棒、型材的新开发工艺，本文在报道该工艺的基础上采用有限差分法对该工艺过程的温度变化及凝固过程进行了模拟，合理地解决了变形及并分网格变化的关系，使凝固过程中不同时刻，不同状态的温度场得到直观的显示，深化了对工艺本身的认识，为广泛研究该工艺及实际生产应用创造了条件。     

弹性地基板广义边值问题的边界元法

本文利用Ｈａｎｋｅｌ变换导出了弹性地基板弯曲问题的基本解，该基本解对于Ｗｉｎｋｌｅｒ地基、Ｐａｓｔｅｒｎａｋ地基和弹性半空间地基模型具有统一的表达形式。在此基础上，建立了适用于弹性地基板广义边值问题的边界积分方程组，最后文中给出了若干数值算例。     

表面裂纹应力强度因子计算的边界元法

本文用8节点二次等参元边界元法计算了半椭圆形表面裂纹的应力强度因子。在裂纹尖端附近使用了8节点奇异元,而在除裂尖附近以外的边界使用了4～8节点的变节点单元,以便于网格的疏密过渡。文中采用的等精度积分等处理方法都在一定程度上提高了解法的有效性。通过将本文解与高自由度的Newman有限元解比较表明:本文解的精度是较高的,也说明了用边界元法解这类问题只需很少的自由度就能得到令人满意的结果。     

IMPLEMENTATION OF THE BOUNDARY ELEMENT METHOD IN THE DYNAMICS OF FLEXIBLE BODIES

This paper presents the implementation of the Boundary Element Method in the dynamics of flexible multibody systems. Kane's equations are used to formulate the governing boundary initial value problem for an arbitrary three-dimensional elastic body subjected to large overall base motion. Using continuum mechanics principles, direct boundary element incremental formulations are derived. The Galerkin approach was employed to generate the weighted residual statement which serves as a transitory point between continuum mechanics and boundary integral equations. By adapting the updated Langrangian formulation for large displacements analysis and using the Maxwell–Betti reciprocal theorem, integral representations for geometric stiffening were also derived. The non-linear terms were found to be functions of the time-variant stresses associated with the inertial forces at the reference configuration. The domain integrals arising from body forces (such as gravitational loads, inertia loads and thermal loads, etc.) are presented as DRM integrals (Dual-Reciprocity Method). Using the substructuring technique the elastic body is divided into several regions leading to a system of equations whose matrices are sparse (block-banded). The linearized equations of motion were discretized along the boundary of the body, and an algorithm for the integration involving the Houbolt method was used to establish an algebraic system of pseudo-static equilibrium equations. A Newton–Raphson-type iteration scheme was used to solve these discretized balance equations. To take advantage of the sparsity of the matrices, special routines were used to decompose and solve the resulting linear system of equations. An illustrative example is presented to demonstrate the validity of the method as well as how the effects of geometric stiffening effects are captured. The example consists of spin-up manoeuvre of a tapered beam attached to a moving base. The beam was modelled as two-dimensional plane strain problem divided into a number of substructures. Numerical simulation results show how the phenomenon of dynamic stiffening is captured by the present approach.     

孔洞在晶界上长大行为的模拟

通过编制率相关有限元用户子程序,运用晶体有限元,通过建立一个包含球形孔洞的双晶粒模型,对FCC晶体中孔洞在晶界的长大行为进行了分析。计算中,晶粒1的取向固定为(0°,45°,90°),晶粒2的取向分别为(35°,45°,90°),(60°,45°,90°),(0°,0°,0°),分别对应于单胞A,单胞B,单胞C,晶界与X轴方向的夹角θ分别取0°,45°,60°。计算结果表明:单胞的断裂模式与两晶粒的取向因子的差异有关,对于两晶粒的取向因子差异最大的单胞B,单胞沿晶界处的等效塑性应变比单胞其它地方的应变大,且最大等效塑性应变在三个单胞中为最大,单胞易于发生沿晶断裂。而对于两晶粒的取向因子差异最小的单胞C,沿晶界的等效应变较小,单胞易于发生穿晶断裂。晶界与X轴方向的夹角θ为45°时,单胞沿晶界处的等效应变较大,单胞易发生沿晶断裂。     

组合线圈磁场下的液桥热表面张力流

为了优化外加磁场对对流控制作用,该文主要研究了轴向载流线圈磁场,横向四载流线圈磁场及其组合磁场对液桥热表面张力对流的控制.研究结果表明:轴向载流线圈磁场可有效抑制熔体的径向流动,并改善熔体对流的轴对称性;而横向载流线圈磁场可有效地抑制熔体轴向的对流,但是会破坏熔体对流的轴对称性.合理布置的轴向载流和横向四载流线圈的组合磁场同时保留了轴向载流线圈磁场的轴对称影响和横向四载流的轴向抑制作用,可以达到更好的控制熔体对流的效果,有利于从浮区法晶体生长中获得高质量晶体.     

变速移动质量作用下轨道动力响应解析解研究

列车进出站的振动及噪声问题不容忽视,然而目前关于列车变速移动问题的研究相对较少。为了研究进出站列车对周围环境的振动影响,在轨道结构频域周期性解析模型基础上,求解了单个及系列移动质量、移动质量系统变速移动下轨道结构的动力响应。通过求解变速移动质量下简支梁的动力响应,与已有算例进行对比,验证了计算模型的正确性。研究结果表明：移动质量作用下轨道动力响应远大于移动力作用下的动力响应;由于移动质量和轨道结构间的相互作用,轨道的动力响应中包含了较多的振荡成分;随着移动加速度的增大,轨道动力响应略有增大。     

轴向变速运动弯曲梁的固有频率分析

基于动力刚度矩阵法对轴向变速运动弯曲梁的固有频率进行分析,根据Hamilton原理,推导轴向变速运动弯曲梁的时域控制方程和边界条件,通过傅里叶变换得到频域控制方程和边界条件,求解频域控制方程,并结合位移边界条件和载荷边界条件,建立轴向变速运动弯曲梁的动力刚度矩阵模型;引入Hermite形式的形函数,建立了轴向变速运动弯曲梁的有限元模型。算例中,通过对比现有文献中的结果、有限元模型结果和动力刚度矩阵法模型结果,验证了该文所建立的力学模型,动力刚度矩阵法比有限元法具有更高的精度和效率,分析了轴向变速运动弯曲梁固有频率随着弯曲梁轴向运动速度、加速度、轴向受力、边界条件的变化规律。     

移动荷载下粘弹性层状沥青路面动力响应模型

交通荷载下沥青路面动力响应研究是建立路面动态设计体系的基础,是目前道路界研究的热点问题之一。将车辆荷载视为移动荷载,沥青路面结构视为层状体系结构,路面材料视为粘弹性材料,基于连续体系统动力学和线性理论,建立了沥青路面动力学模型。模型中将车轮荷载处理为间距足够大的周期荷载,采用Fourier 变换技术,在求解移动简谐荷载作用下沥青路面动力响应基础上,得到任意复杂分布形式的车轮荷载作用下的沥青路面动力响应。以一种典型的半刚性基层沥青路面为例,分析了其动力响应规律,与加速加载试验结果进行对比,在沥青面层底部动态应变时间历程曲线、动力响应横向分布规律和最大动应变数值等3 个方面,理论分析结果与试验结果吻合良好,验证了模型的可靠性。