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一维六方准晶双材料中圆孔边共线界面裂纹的反平面问题
张炳彩, 丁生虎, 张来萍
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420202
摘要(0) HTML(0)
摘要:
研究了一维六方准晶双材料中圆孔边不对称共线界面裂纹的反平面问题。利用Stroh公式和复变函数方法得到了声子场和相位子场耦合作用下的复势函数,给出了裂纹尖端应力强度因子和能量释放率的解析表达式。通过数值算例,讨论了圆孔半径和裂纹长度对应力强度因子的影响,以及耦合系数、声子场和相位子场应力对能量释放率的影响。结果表明:当圆孔半径不变时,应力强度因子随右裂纹长度的增大趋向稳定值。当相位子场应力取一定值时,能量释放率达到最小值,说明特定的相位子场应力可以抑制裂纹的扩展。
含间隙非线性弹性超材料的低频宽带机理
林臻, 吴九汇
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430103
摘要(17) HTML(14) PDF(1)
摘要:
揭示了基于非线性混沌理论含间隙的非线性局域共振结构的低频宽带形成机理,提出了一类含间隙非线性局域共振结构设计的新理念。在该间隙非线性局域共振系统中,产生了非线性混沌现象,且这种非线性运动可以成功地改变振动噪声中的频谱结构,当系统运动进入混沌状态时,线性谱能量大大削弱,变成了一个连续的宽频谱,进而有效隔离低频线谱。有限元计算结果表明,正是这个间隙引起的非线性混沌现象导致了低频宽带的产生,且理论分析和有限元分析结果高度一致。因此,这类含间隙非线性局域共振弹性超材料结构的设计新思想为局域共振弹性超材料的发展开辟了新天地,且基于非线性混沌理论的低频带隙的形成机理为减振降噪应用研究奠定了非常重要的理论基础。
Keller-Segel趋化模型解的全局存在性和爆破时间的下界估计
李远飞
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420109
摘要(37) HTML(25) PDF(4)
摘要:
考虑了一个描述趋化细胞迁移的宏观非线性Keller-Segel模型, 其中该模型的存在区域$\varOmega\subset\mathbb{R}^N(N\geqslant2)$是有界的凸区域。利用能量估计的方法得到了$\varOmega\subset\mathbb{R}^3$上解的全局存在性。如果方程中的参数满足一定约束条件,证明了当$N=3$$N=2$时可能的爆破时间的下界。
基于白噪声的网络传染病模型动力学分析
曹晓春, 荆文君, 靳祯
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430009
摘要(22) HTML(13) PDF(3)
摘要:
该文基于确定性网络传染病模型, 建立了白噪声影响下的随机网络传染病模型, 证明了模型全局解的存在唯一性, 利用随机微分方程理论得到了传染病随机灭绝和随机持久的充分条件。结果表明, 白噪声对网络传染病传播动力学有很大的影响, 白噪声能有效抑制传染病的传播, 大的白噪声甚至能让原本持久的传染病变得灭绝。最后, 通过数值模拟验证了理论结果。
含湿相变粗糙多孔材质的热质耦合分形研究
高伟业, 张赛, 张杰, 胡世旺, 汪振毅
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420328
摘要(80) HTML(37) PDF(11)
摘要:
多孔材质复杂的内部结构和含湿状态对传热和传质特性有着重要意义,其热质耦合传递过程广泛存在于能源开发和工程隔热等领域。不同于在多孔材质理想状态下对传热和传质特性的单方面分析,该文将孔道的分布参数、粗糙表面、含湿状态和相变等因素考虑进去,运用分形理论推导出了含湿相变粗糙表面多孔材质的渗流系数和耦合等效导热系数的表达式。结果表明,渗流系数与面积分形维数、含湿饱和度呈正相关,与相对粗糙度、迂曲分形维数呈负相关;耦合等效导热系数与渗流系数、相变量呈正相关,与相对粗糙度呈负相关。此外,结果还表明,相变量以及相变引起的气体膨胀压强差对热质耦合传递也有着重要影响。
双侧弹性约束悬臂梁的非光滑擦边动力学
史美娇, 徐慧东, 张建文
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420177
摘要(13) HTML(13) PDF(1)
摘要:
研究了具有双侧弹性约束的单自由度悬臂梁系统擦边诱导的非光滑动力学行为.首先,基于弹性碰撞悬臂梁的动力学方程和擦边点的定义,分析了双侧擦边周期运动的存在性条件.其次,选取零速度为Poincaré截面,推导了双侧擦边轨道附近带参数的高阶不连续映射. 然后,结合光滑流映射和高阶不连续映射建立了新的复合分段范式映射.最后,将基于低阶范式映射和高阶范式映射得到的分岔图进行对比分析验证了高阶范式映射的有效性,并通过数值仿真进一步揭示了弹性碰撞悬臂梁的擦边动力学。
考虑磁通流动效应的超导薄膜基底结构界面断裂行为研究
丁洁莹, 薛峰, 苟晓凡
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420353
摘要(22) HTML(17) PDF(4)
摘要:
超导薄膜是一种采用化学涂层制备而成的多层薄膜结构,作为性能优越的导电功能结构材料,其载流能力与结构完整性直接相关。在超导薄膜制备过程中,超导层与金属基底之间的界面裂纹很难避免。因此,在载流运行过程中,由于外磁场的存在,这类界面裂纹的强度问题成为关键。为此,该文针对超导薄膜结构,以磁通量子穿透薄膜理论和线弹性断裂理论为基础,建立了研究超导层与基底界面裂纹强度问题的解析模型。深入分析了外加磁场作用下界面裂纹强度问题,得到了超导磁通流动对裂纹尖端应力场和能量释放率的影响。结果表明:磁通流动速度越大,界面裂纹尖端处应力越大且能量释放率越大,这将导致界面更容易发生裂纹破坏。该文所得结果有助于分析相关的界面裂纹问题。
不确定信息下分式半无限优化问题的近似最优性刻画
冯欣怡, 孙祥凯
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420248
摘要(51) HTML(24) PDF(13)
摘要:
该文研究了一类带不确定参数的多目标分式半无限优化问题。首先借助鲁棒优化方法,引入该不确定多目标分式优化问题的鲁棒对应优化模型,并借助Dinkelbach方法,将该鲁棒对应优化模型转化为一般的多目标优化问题。随后借助一种标量化方法,建立了该优化问题的标量化问题,并刻画了它们的解之间的关系。最后借助一类鲁棒型次微分约束规格,建立了该不确定多目标分式优化问题拟近似有效解的鲁棒最优性条件。
多材料点阵结构的热可编程力学行为
杨航, 马力
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430104
摘要(28) HTML(21) PDF(6)
摘要:
传统的点阵结构一旦制备完成,其力学性能通常在使用寿命内保持不变。设计和制造具有环境适应特性的智能点阵结构,可编程地感知和响应外界变化(例如光强、压强、溶液、温度、电磁场、电化学激励),并在时间和空间上进行形状重构、模式转换和性能调控,仍然是人造材料研究领域重要的科学挑战。该文采用具有不同玻璃化转变温度和温度依赖性的多种聚合物材料,通过合理设计材料空间分布,提出了一类具有热可编程力学响应能力的多材料点阵结构。结合理论分析和有限元模拟,研究了组分材料相对刚度对多材料点阵结构的Poisson比、变形模式以及结构稳定性的影响。通过温度变化实现了对多材料点阵结构弹性常数、压溃响应和结构稳定性的调控,使多材料点阵结构表现出极大的热变形、超弹性和形状记忆效应。为设计和制造自适应保护装备、生物医学设备、航空航天领域的变形结构、柔性电子设备、自组装结构和可变形软体机器人等开辟了新途径。
泡沫覆盖层对水下爆炸气泡射流防护机理缩比试验研究
杜志鹏, 张磊, 谌勇, 华宏星
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420367
摘要(9) HTML(7) PDF(2)
摘要:
水下爆炸对水中结构物造成严重威胁。柔性覆盖层或夹层板能够降低水中结构物水下爆炸冲击响应,因此成为研究的热点。以往的研究多集中于覆盖层对冲击波的防护机理,适用于较远距离的水下爆炸情况。近距离水下爆炸除了冲击波外,爆炸气泡溃灭时产生的朝向结构物的高速水射流更为致命。该文针对这种情况,基于量纲原理,推导缩比相似关系,通过缩比模型水下爆炸试验发现了覆盖层表面空化微气泡群对爆炸气泡形成高速水射流过程产生干扰,提出了泡沫覆盖层钢板水下爆炸气泡射流防护机理。
基于黏聚区模型的ENF试件层间裂纹扩展分析
邓健, 肖鹏程, 王增贤, 邵光冉, 卢天健
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430082
摘要(48) HTML(28) PDF(7)
摘要:
基于经典层合板理论及黏聚区模型,针对纯Ⅱ型断裂ENF试件的裂纹扩展,建立了含一般分层裂纹层合板的理论模型。相较于传统的梁理论,该文模型充分考虑了黏聚区的软化过程,引入了试件发生失效前的非线性行为,预测的失效载荷小于梁理论结果,与文献试验值更为接近。相比于梁理论(仅包含断裂韧性单一参数),该文模型可同时分析界面强度、断裂韧性及界面初始刚度对ENF试件载荷-位移曲线的影响。结果表明:界面强度主要影响试件失效前的力学行为,对裂纹扩展基本无影响,断裂韧性是影响裂纹扩展的主要参数,界面初始刚度仅影响线弹性加载段;黏聚区长度随断裂韧性增大而增大,随界面强度增大而减小;相较于断裂韧性,界面强度对黏聚区长度的影响更为明显;黏聚区尖端到达试件半长处时,黏聚区的长度呈现一定程度的减小。
种内竞争时滞对植被周期振荡模式的影响研究
李 静, 孙桂全, 靳 祯
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420190
摘要(22) HTML(35) PDF(4)
摘要:
考虑到干旱半干旱地区的幼年植被与成年植被之间存在竞争水资源的现象,该文构建一个具有种内竞争时滞的植被-土壤水动力学模型。分析出系统存在植被灭绝平衡点和植被生存平衡点并给出平衡点局部稳定的条件,分别给出非空间系统和空间系统产生Hopf分支周期解的条件。通过数值模拟展示出两种系统对应的植被随时间演化做周期振荡模式,并通过参数敏感性分析发现降雨量和植被的增长率对这种模式的产生和模式的振幅、周期有显著影响,但蒸发量的影响效果最不显著,表明降雨量和植被本身的特征对干旱半干旱地区植被的演化发展产生深刻的影响。同时发现空间扩散的引入会抑制这种模式的发生,但对振幅和周期没有任何影响。所获得的结果解释了自然界中广泛观察到的植被周期振荡现象,为植被系统的可持续发展提供了理论支撑。
超轻碳气凝胶的机械鲁棒性增强策略及其应用
郭凡, 杨操, 郭锐, 姜炜
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430062
摘要(29) HTML(23) PDF(5)
摘要:
作为一种轻质多孔材料,碳气凝胶是一类具有高孔隙率、低密度和优异环境稳定性的碳质多功能固体材料,这些独特性能的结合使得它们在柔性传感器、能源设备、声学设备和环境保护等领域得到广泛应用。然而,在现有多孔材料中普遍存在着机械鲁棒性和稀疏三维网络结构间的矛盾。良好的鲁棒性可以确保气凝胶在应用过程中的结构完整性和性能稳定性,而稀疏三维网络结构则是确保气凝胶材料轻质多孔的结构前提,这一矛盾是材料科学、固体力学和设计应用等诸多领域研究者面临的共同挑战。该文综述了常见的国内外超轻碳气凝胶的鲁棒性增强策略,包括细胞壁(cell wall)增强、细胞壁取向调控、细胞壁拓扑结构设计和结点强化(joint reinforcement)。此外,该文总结了在不引入高分子弹性体的情况下实现超轻全碳气凝胶的拉伸弹性的设计原则,简要概述了高鲁棒性碳气凝胶的新应用,并对该领域尚待解决的问题提出了展望。
气-液横向流动下悬臂柱体结构涡激振动机理研究
严浩, 代胡亮, 王琳, 倪樵
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430065
摘要(45) HTML(28) PDF(9)
摘要:
针对潜艇侦查望远镜举升水面时产生的涡激振动现象,该文建立了悬臂柱体结构受气-液两种不同横向流作用下的涡激振动理论模型。研究了两种流体不同的分布比和密度比对柱体结构涡激振动行为的影响规律。基于Galerkin法和Runge-Kutta法,得到了柱体结构涡激振动响应的数值结果。研究表明,柱体结构的涡激振动锁频区随着流体分布比的增大而增大,自由端最大幅值随着流体分布比的增大先增大后减小。当分布比为0.5附近时振幅出现极大值,该极大值随着流体密度比的减小呈现明显的增大趋势。此外,柱体的动力学行为随着流体分布比的变化呈现出周期和多周期等振动模式。该研究可为潜艇侦查望远镜结构的设计与分析提供理论指导意义。
多孔介质热弥散系数的分形模型
张杰, 张赛, 高伟业, 胡世旺, 汪振毅
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420314
摘要(77) HTML(34) PDF(6)
摘要:
热弥散系数是与流体的物性和多孔介质结构有关的,表征多孔介质传热传质强弱的重要参数。该文建立了分形多孔介质的孔喉结构模型,研究了在孔喉结构处流体由湍流状态变为层流状态的局部水头损失和速度弥散效应,在考虑微观孔喉结构和速度弥散效应的影响下,推导了热弥散系数关系式。研究表明,热弥散系数与孔喉比、孔喉结构个数和迂曲分形维数成正比,与孔隙率和面积分形维数成反比。进一步研究发现,孔喉比在1~150范围内对速度弥散效应有显著影响,流体在孔喉结构处存在局部水头损失,导致速度弥散效应增强,热弥散系数增大。
主动冷却点阵夹层防热结构温度响应计算模型
彭世彬, 郭瑞, 冯上升, 金峰
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.420405
摘要(36) HTML(19) PDF(7)
摘要:
针对点阵夹层结构主动热防护问题,建立了夹层结构面板和芯体导热与冷却剂对流耦合的非稳态传热理论模型,利用有限体积法离散控制方程并在MATLAB中进行了迭代求解;模型首次考虑了面板与夹芯杆之间的收缩热阻,并利用分离变量法得到了收缩热阻的近似解析解;基于单胞模型和周期性边界条件,模拟得到了模型所需的表面对流传热系数hbhfin;最后,选取多单胞计算工况进行数值模拟和理论模型对比,并讨论了收缩热阻对模型预测精度的影响。结果表明:理论模型能够准确预测夹层结构及内部流体的温度变化,理论与仿真之间的最大误差不超过1%;随着外加热流密度不断增大,忽略收缩热阻使得计算结果造成的误差不断增大;与数值模拟相比,理论模型可显著减少计算时间并节省计算资源,尤其适用于非均匀、非稳态复杂热载荷下点阵夹层结构的温度响应计算。
碳纤维/树脂基复合材料曲壁蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能
刘鑫, 吴倩倩, 于国财, 吴林志
当前状态:  doi: 10.21656/1000-0887.430061
摘要(52) HTML(18) PDF(8)
摘要:
为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验。首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;其次,建立了CFRP曲壁蜂窝夹芯结构的有限元仿真模型,对其在三点弯曲载荷作用下的典型失效行为进行模拟;最后,通过模压成型工艺制备了不同尺寸的CFRP曲壁蜂窝夹芯结构,并将试验结果与理论、模拟结果进行比较。结果表明,蜂窝夹芯结构承载能力与芯层高度、面板厚度密切相关,结构芯层及面板刚度随其尺寸的减小而下降,导致结构失效模式由面芯脱黏失效变为面板压溃失效。
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2022年 43卷 4期刊出日期: 2022-04-01
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固体力学
基于简化的应变梯度理论下Kirchhoff板模型边值问题的提法及其应用
徐晓建, 邓子辰
2022, 43(4): 363-373.   doi: 10.21656/1000-0887.420286
摘要(107) HTML(65) PDF(58)
摘要:

考虑应变梯度和速度梯度的影响,建立薄板控制微分方程及给出其边值问题的提法,修正了前人给出的薄板角点条件。采用Levy法,给出受分布力作用下简支板的挠度及自由振动频率的解析解。通过与文献中分子动力学数据对比,验证了该文模型的有效性并提出校核材料参数的一种方法。研究结果表明,增大弹性地基和应变梯度参数可以有效提高板的等效刚度,而速度梯度参数则相反。该文提出的板的边值问题为研究薄板在复杂支撑边界及外荷载等条件提供了理论依据。同时,有望为其有限元法、有限差分法和基于能量原理的Galerkin法等数值方法提供理论依据。

Hamilton力学下框筒结构剪滞翘曲位移模式研究
胡启平, 陈哲, 周娟
2022, 43(4): 374-381.   doi: 10.21656/1000-0887.420088
摘要(94) HTML(44) PDF(20)
摘要:

以等效连续化方法为基础,在Hamilton力学体系下进行框筒结构剪滞翘曲位移函数精度研究。选用不同类型的函数描述翼缘板的剪滞翘曲位移,考虑等效板的剪切变形以及纵向翘曲,得到不同位移函数下结构的总势能及对应的Lagrange函数。区别于传统变分法,该文在Hamilton力学体系下进行问题研究,导出框筒结构弯曲问题的Hamilton正则方程并利用精细积分法求解,进而计算出柱轴力并进行精度分析。算例验证结果表明:使用该方法分析框筒结构的剪力滞后效应是简单可行的;不同翘曲位移函数的选择对侧移计算结果影响不大,对轴力求解结果影响较大,二次抛物线最能反映等效翼缘板的实际翘曲位移;对比不同形式荷载作用下等效翼缘板中应力分布可知,随着外荷载合力作用点位置的升高,结构顶部负剪力滞后效应逐渐减弱至消失。

微分求积法分析平面接头应力奇异性
葛仁余, 张佳宸, 马国强, 刘小双, 牛忠荣
2022, 43(4): 382-391.   doi: 10.21656/1000-0887.420218
摘要(68) HTML(40) PDF(19)
摘要:

对于双材料平面接头问题提出了一个分析应力奇性指数的新方法:微分求积法(DQM)。首先,将平面接头连接点处位移场的径向渐近展开格式代入平面弹性力学控制方程,获得了关于应力奇性指数的常微分方程组(ODEs)特征值问题。然后,基于DQM理论,将ODEs的特征值问题转化为标准型广义代数方程组特征值问题,求解之可一次性地计算出双材料平面接头连接点处应力奇性指数,同时,一并求出了接头连接点处相应的位移和应力特征函数。数值计算结果说明该文DQM计算平面接头连接点处应力奇性指数的结果是正确的。

流体力学
水槽动力特性数值模拟的新型局部无网格配点法
曾维鸿, 傅卓佳, 汤卓超
2022, 43(4): 392-400.   doi: 10.21656/1000-0887.420246
摘要(120) HTML(66) PDF(18)
摘要:

局部边界节点法是一种基于非奇异半解析基函数和移动最小二乘原理的新型无网格配点技术,该方法把每个节点处的未知变量表示为该点对应的局部子域内节点处物理量的线性组合,该文基于局部边界节点法对数值波浪水槽进行了研究。首先,通过基准算例确定了Laplace算子非奇异半解析基函数的合理形状参数值。进一步,基于合理的参数选取,用较少的离散节点即可成功模拟波浪传播行为,将得到的数值结果与其他文献数值结果比较,可以发现局部边界节点法用更少的局部点即可得到较好的数值结果。最后,以保护近海岸建筑物为目标,模拟了水下防波堤对波浪传播的影响。结果表明,当波浪与梯形防波堤发生作用后,波峰变得比较陡峭,而波谷变得相对比较平坦,为近海岸防波堤的相关研究和设计提供了数值参考。

隔水管注气双梯度钻井井筒参数计算研究
毛良杰, 张孝诚, 薛继彪, 詹宁, 刘君
2022, 43(4): 401-415.   doi: 10.21656/1000-0887.420065
摘要(95) HTML(54) PDF(10)
摘要:

基于隔水管注气双梯度钻井过程中隔水管环空多相流特性,建立了隔水管注气双梯度钻井环空多相流模型,采用有限差分法对模型进行求解,结合墨西哥湾某口深水井现场数据,分析了钻井参数对井底压力和环空压力的影响,并对注气流量的影响因素进行讨论。研究结果表明:隔水管注气双梯度钻井井底压力比常规钻井更低,更适用于海底窄密度窗口钻井;隔水管注气双梯度钻井在钻井过程中注气流量的大小对井底压力和环空压力影响较大;水深和钻井液密度是影响注气流量的两个重要因素。在隔水管注气双梯度钻井参数设计时,应选择合适的注气流量,且钻井液密度不宜过大,以确保隔水管注气双梯度钻井安全。该研究对隔水管注气双梯度钻井设计及现场作业具有指导意义。

含非线性阻尼的2D g-Navier-Stokes方程解的一致渐近性
王小霞
2022, 43(4): 416-423.   doi: 10.21656/1000-0887.410398
摘要(81) HTML(55) PDF(15)
摘要:

研究了有界区域上含非线性阻尼的2D g-Navier-Stokes 方程解的一致渐近性,通过证明过程族的一致吸收集存在和一致条件(C)成立,得到了含非线性阻尼的2D g-Navier-Stokes 方程一致吸引子存在。

不对称裂缝单井渗流模型的Green函数构造方法
姬安召, 王玉风, 张光生
2022, 43(4): 424-434.   doi: 10.21656/1000-0887.420237
摘要(62) HTML(52) PDF(13)
摘要:

不对称裂缝渗流规律可借助Green函数方法进行求解。根据基本渗流理论,建立了不对称裂缝点源数学模型,采用无因次化与Laplace变换,得到了Laplace空间的无因次点源数学模型微分方程。将未知Green函数与点源微分方程相结合,并考虑点源微分方程的齐次条件以及点源微分方程的特征,给出了如何构造Green函数使之满足点源微分方程齐次边界以及未知目标函数求解的一般方法。根据空间Green函数的对称性和连续性,得出了不对称裂缝点源模型Green函数的形式。最后通过不对称裂缝压裂直井渗流数学模型,验证了该文给出的Green函数两种形式与文献和商业试井分析软件Saphir的数值计算结果一致。

应用数学
基于Kolmogorov前向方程评估甲型H1N1流感疫情的动态变化
闫琴玲, 唐三一
2022, 43(4): 435-444.   doi: 10.21656/1000-0887.420243
摘要(103) HTML(38) PDF(26)
摘要:

基于个体水平的传染病模型可以揭示随机性在传染病疫情防控中的重要作用。研究此类模型的普遍方法是通过事件驱动的、大量重复的随机模拟来确定预测变量的范围。而基于Kolmogorov前向方程(KFE)研究个体水平的传染病模型,不仅不需要大量的重复模拟来确定预测变量的范围,而且可以同时考虑每种状态发生的概率。因此,基于2009年西安市第八医院甲型H1N1流感数据,建立了基于社交网络的个体决策心理模型,以确定行为改变率;进一步地,为得到传染病传播过程中各状态的概率分布,基于改进的个体SIR模型,通过Markov过程推导出KFE。结果表明:通过数值求解KFE可以得到整个爆发过程中每种状态发生的概率分布、最严重的时间段及相应的概率,从而能更快、更准确地了解甲型H1N1疫情的传播过程,因此有助于高效地进行甲型H1N1疫情防控。

登革热传播模型的最优综合控制研究
李雅芝, 刘利利
2022, 43(4): 445-452.   doi: 10.21656/1000-0887.420258
摘要(84) HTML(37) PDF(14)
摘要:

建立了一个登革热在蚊子和人之间传播的模型,引入了Wolbachia、自我保护和杀虫剂三种控制措施,分别从常数控制和时变控制两个方面进行探讨。首先,分析了常数控制对模型基本再生数的影响,研究发现:Wolbachia有助于减小基本再生数,且基本再生数与自我保护和杀虫剂呈负相关。其次,以使得感染数最少且实施成本最低为目标,使用Pontryagin极值原理讨论最优控制。最后,通过数值模拟展示了最优控制的效果。

具有Gilpin-Ayala增长的随机捕食-食饵模型的动力学行为
陈乾君, 蒋媛, 刘子建, 谭远顺
2022, 43(4): 453-468.   doi: 10.21656/1000-0887.420203
摘要(77) HTML(38) PDF(21)
摘要:

该文研究了一类具有Gilpin-Ayala增长的随机捕食-食饵模型的动力学行为,证明了系统全局正解的存在性和唯一性,得到了灭绝性和持久性的充分条件。在此基础上,给出了控制捕食-食饵系统随机持久和灭绝的阈值,并且讨论了系统解的一些渐近性态。最后通过数值模拟,验证了结果的有效性。

具有梯度源和非局部源的反应扩散方程解的爆破时刻下界
沈旭辉
2022, 43(4): 469-476.   doi: 10.21656/1000-0887.420155
摘要(102) HTML(40) PDF(28)
摘要:

对于反应扩散方程解的爆破时刻研究,不仅具有理论意义,而且与安全地控制生产,控制种群密度以及环境趋化治理等实际问题密切相关。该文考虑了一类具有梯度源和非局部源的反应扩散方程解的爆破时刻下界。首先,假设区域为高维空间中的具有光滑边界的有界凸区域;其次,通过构造合适的辅助函数,利用一阶微分不等式技术和Sobolev不等式,得出解在有限时刻发生爆破时的爆破时刻下界;最后,通过两个应用实例来解释说明文中所获得的抽象结论。

基于小波神经网络方法的桥梁结构损伤识别研究
肖书敏, 闫云聚, 姜波澜
[摘要](1086) [PDF 5386 KB](732)
摘要:
桥梁结构在服役期间会承受复杂的荷载,长期使用会不可避免地出现各种损伤。若这些损伤不能被及时发现和适当处理,将有可能造成严重的事故。因此,桥梁结构的局部小损伤识别对于其及时检修有重要意义。通常,损伤结构的全局动态特性测试可能对局部的结构损伤不敏感,特别是对小损伤,这就需要从结构动态响应信号中提取对损伤更敏感的特征量。建立了桥梁结构的有限元模型并进行动力特性分析;采用小波包分析方法处理结构动态响应信号以构造结构损伤指标,并结合结构损伤指标和人工神经网络方法进行桥梁结构的损伤定位.
虚拟激励法在国内外工程界的应用回顾与展望
林家浩, 张亚辉, 赵岩
[摘要](1153) [PDF 1039 KB](1418)
摘要:
《随机振动的虚拟激励法》自1985年正式发表以来,逐渐得到许多工程领域的认可和采用,解决了很多重要而困难的工程问题.该方法不但被国内某些工程规范所推荐,而且被3种国际工程手册成章刊载,在国际上亦占有了一席之地.该文是笔者参考了数百篇国内外论文,依据其中一部分在11个工程领域对虚拟激励法的应用和一些学者的评论所撰写的综述.借以让更多工程技术人员和研究者对虚拟激励法有较为全面的了解,以结合各自工程领域更有效地开展对随机振动理论和方法研究成果的应用和发展.
结构系统识别不确定性分析的Bayes方法及其进展
颜王吉, 曹诗泽, 任伟新
[摘要](1034) [PDF 647 KB](943)
摘要:
受测试误差、建模误差、数值离散化以及环境变异等因素的影响,结构系统识别过程不可避免地存在不确定性,因此有必要引入概率统计方法来提高其鲁棒性,为工程结构安全监测提供更为可靠的结果.近年来,Bayes(贝叶斯)方法因为其诸多优势在系统识别领域受到了广泛关注.该文梳理了Bayes系统识别的历史脉络和研究进展.从Bayes系统识别的理论框架出发,分析了量化系统识别不确定性两类方法的适用条件与局限性.此外,文章综述了Bayes方法在模态参数识别、有限元模型修正以及结构损伤识别方面进行不确定性分析的理论、实现及其应用.最后对基于Bayes方法进行系统识别研究的发展趋势做出了展望.
海洋动力学中二维黏性原始方程组解对热源的收敛性
李远飞
[摘要](658) [HTML全文](72) [PDF 405 KB](286)
摘要:
考虑了在一个柱形区域上的海洋动力学中二维黏性方程组解的收敛性.在此模型中存在一个关键的参数就是热源,众多周知,它的存在可能会使流体内层之间出现共振从而导致不稳定.因此,通过推导方程组的先验界,得到了方程组的解对热源自身的收敛性.
概率密度演化理论的若干研究进展
李杰, 陈建兵
[nclick="downloadpdf('5119');">[PDF 683 KB](2049)
摘要:
介绍了随机动力系统中概率密度演化理论的基本方程与求解方法〖CX4〗.〖CX〗在此基础上,论述了广义概率密度演化方程求解的若干新进展,包括群演化方程及其求解、概率空间剖分的理性准则、点集加密技术与信息拓展方法等.
基于扩展有限元的页岩水平井多裂缝模拟研究
陈军斌, 魏波, 谢青, 王汉青, 李涛涛, 王浩
[摘要](939) [PDF 1871 KB](683)
摘要:
页岩储层水平井分段多簇压裂簇间距优选是压裂技术的关键,建立了水力压裂流固耦合数学模型,基于扩展有限单元法模拟多条裂缝的扩展过程,研究多条裂缝同时扩展的转向规律,以及应力干扰、水平主应力差、裂缝间距等因素与裂缝转向角度的关系.结果表明:应力干扰作用对裂缝宽度具有限制作用,单条裂缝张开宽度比两条裂缝的大;裂缝转角随应力差的减小而增大,随压裂时间的增加而增大.簇间距越小,应力干扰越强,转角越大,综合主缝均匀扩展、支撑剂填充以及复杂裂缝网络形成等条件,确定最优簇间距为30~40 m.多条裂缝同时扩展时,中间裂缝会受到两边裂缝的限制作用,簇间距越小,限制作用越强,裂缝发育时间越长,扩展速度越慢.
用DES分离涡方法数值模拟串列双圆柱绕流问题
赵伟文, 万德成
[摘要](751) [PDF 3862 KB](611)
摘要:
主要开发了SST-DES和SST-DDES两种分离涡方法,并集成到基于开源代码平台OpenFOAM开发的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU中.选用高Reynolds(雷诺)数下串列双圆柱绕流问题作为标准算例来验证所开发的分离涡方法.该标准算例此前在美国国家航空航天局兰利研究中心的两个不同风洞做过物理试验.该研究将数值模拟得到的时均流场信息和一些其他物理量同物理试验结果比较,同时讨论分析了三维瞬态流场结构.结果表明该文开发的SST-DES和SST-DDES分离涡方法能够解决高Reynolds数下有大量流动分离的复杂流动问题.
单箱双室简支箱梁剪切变形及剪力滞双重效应分析
张慧, 张玉元, 张元海, 李巍
[摘要](776) [PDF 589 KB](827)
摘要:
基于各个翼板选取不同的最大剪切转角差为剪力滞广义位移,应用能量变分原理分别推导出了考虑和不考虑剪切变形时单箱双室截面控制微分方程组,结合边界条件给出了箱梁纵向应力和竖向挠度的初参数解,从力学、数学角度上证实了剪切变形和剪力滞效应是两个相对独立的力学行为,进一步阐述了二者对箱梁的影,即剪切变形对箱梁截面纵向应力无影响,但是对竖向挠度有很大的影响.数值算例表明,利用该文解和数值解分析跨中截面剪力滞系数横向分布规律,二者吻合程度良好,其横向分布规律与单室箱梁类似,唯独不同之处是边腹板处的剪力滞效应比中腹板处的剪力滞效应略微大一些;挠度计算表明,剪切效应使得该箱梁在集中和均布荷载作用下跨中挠度分别增大4.6%和2.7%.
新型轻质复合材料夹芯结构振动阻尼性能研究进展
马力, 杨金水
[摘要](1163) [PDF 6800 KB](1180)
摘要:
作为新一代先进轻质超强韧结构材料,复合材料格栅和点阵夹芯结构受到了国内外学者的广泛关注.目前关于该类结构材料的设计制备以及相关力学性能研究已取得了大量的研究成果.然而对该类结构振动阻尼性能的研究则处于起步阶段.该文综述了纤维增强树脂基复合材料简单层合结构以及各类夹芯结构振动阻尼性能的研究现状.首先阐述其阻尼机理, 然后分别概述了复合材料简单层合板的微观和宏观阻尼模型、复合材料粘弹性阻尼夹层结构和新型夹层结构的阻尼预报工作,最后总结归纳现有关于该类结构阻尼特性研究工作中已取得的成果和不足之处,并对其未来发展进行了展望.
全附体ONRT船模在波浪中自航的数值模拟
王建华, 万德成
[摘要](1059) [PDF 3993 KB](550)
摘要:
采用基于重叠网格技术的CFD方法数值研究了全附体ONRT船模在迎浪工况中自航的水动力特性.文中数值计算采用自主开发的面向船舶与海洋工程的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU.自航计算中船体运动及螺旋桨转动等通过重叠网格技术完成,波浪环境则采用求解器中的三维数值造波和消波模块实现.计算中自航船模的螺旋桨转速通过静水自航数值计算得出,波浪工况计算采用东京2015 CFD会议中标准算例进行设置.数值计算结果,如船体运动、实时航速变化等,与试验数据进行了对比分析.此外,给出了数值预报的推力和扭矩系数,并且通过详细的流场信息来分析和解释了船模在波浪中自航过程中的水动力变化情况.数值预报结果同试验值吻合较好,说明采用当前结合重叠网格技术和CFD的数值方法可以很好地预报波浪中自航问题.
正交异性双材料界面裂纹尖端应力场
李俊林, 张少琴, 杨维阳
[摘要](2958) [PDF 460KB](8007)
摘要:
通过构造新的应力函数,利用复合材料断裂复变方法,对正交异性双材料界面裂纹进行了研究.在特征方程组的判别式都大于零的情形下,推出了Ⅰ型界面裂纹尖端的应力场、位移场的理论公式,其结果没有振荡奇异性及裂纹面没有相互嵌入现象.
宁波甬江大桥的大挠度非线性计算问题
钱伟长
[摘要](5485) le [PDF 395KB](3845)
摘要:
研究了宁波甬江铁路大桥的大挠度非线性设计计算问题.提出了非线性方程的叠代近似算法,同时指出了如果两岸落差约5m,两岸跨度约100m计算,则桥梁中间的最大斜度将超过5%,这远远超过铁路设计允许的斜度.为此,提出了减小路轨斜度的设计方案,即铁路在两岸都有长度约1km斜度为0.5%的路基,使两岸的落差减小到约为原来落差的1/10.这样路轨在跨越甬江时,其挠度的斜度就会大大缩小,也在0.5%~0.6%之间.