应用数学和力学

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2003年第24卷第10期

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论文

重建极性连续统理论的基本定律和原理(Ⅰ)——微极连续统

戴天民

2003, 24(10): 991-997.

摘要(2343) PDF(749)

摘要:
在对现有微极连续统理论已进行过再研究的基础上重新建立较为完整的微极连续统理论的基本均衡定律和方程体系。在此重建的新体系中不但考虑了由于动量引起的附加动量矩、面力引起的附加面矩和体力引起的附加体矩,而且还考虑了微角速度引起的附加速度,从而可以建立起耦合型的动量、动量矩和能量的均衡定律。从这些新的基本均衡定律可以很自然地推导出相应的局部和非局部均衡方程。通过对比可以清楚地看到这些新结果较之现有的结果都完整。

重建极性连续统理论的基本定律和原理(Ⅱ)——微态连续统理论和偶应力理论

戴天民

2003, 24(10): 998-1004.

摘要(2292) PDF(959)

摘要:
重建微态连续统理论和偶应力理论的动量和动量矩均衡定律以及能量守恒定律,并由这些定律自然地推导出相应的局部和非局部均衡方程。这些结果可由耦合型微极连续统理论过渡和归结而得到。把推导出的结果和传统的质量和微惯性守恒定律以及熵不等式结合在一起就构成微态连续统理论和偶应力理论的基本均衡定律和方程体系。还弄清了以前的各种连续统理论的不完整性层次。最后,给出了几种特殊情形。

重建极性连续统理论的基本定律和原理(Ⅲ)——Noether定理

戴天民

2003, 24(10): 1005-1011.

摘要(2351) PDF(663)

摘要:
对现有的各种偶应力理论进行了认真的再研究,目的是要提出一个耦合型的Noether定理并由此重新建立偶应力弹性动力学的较为完整的守恒定律和相应的均衡方程。这里给出了新的各种守恒定律和均衡方程的具体形式,并建立起从给定的不变性要求所得到的这类守恒定律的确切属性。最后,由这里的结果自然地推导出各种特殊情形;并可自然地过渡到微极连续统的结果。

表面应力引起的弹性薄膜形状分叉

闫琨, 何陵辉, 刘人怀

2003, 24(10): 1012-1016.

摘要(2795) PDF(627)

摘要:
此工作致力于无约束各向同性弹性薄膜在表面应力发生变化时几何非线性变形分析。基于能量的考虑,导出了曲率与表面应力变化量的关系。与已有线弹性分析结果的显著区别是,当薄膜很薄而上下表面应力差足够大时,薄膜曲率的解不再唯一,而会发生分叉。

夹层椭圆形板的1/3亚谐解

李银山, 张年梅, 杨桂通

2003, 24(10): 1017-1026.

摘要(2034) PDF(538)

摘要:
研究了夹层椭圆形板的非线性强迫振动问题。在以5个位移分量表示的夹层椭圆板的运动方程的基础上,导出了相应的非线性动力方程。提出一类强非线性动力系统的叠加-叠代谐波平衡法。将描述动力系统的二阶常微分方程,化为基本解为未知函数的基本微分方程和派生解为未知函数的增量微分方程。通过叠加-叠代谐波平衡法得出了椭圆板的1/3亚谐解。同时,对叠加-叠代谐波平衡法和数值积分法的精度进行了比较。并且讨论了1/3亚谐解的渐近稳定性。

韧脆转变的一种细观随机模糊统计分析

吕震宙, 岳珠峰, 冯蕴雯

2003, 24(10): 1027-1034.

摘要(2410) PDF(605)

摘要:
对不同温度和应力状态下40Cr材料进行大子样宏观试验和细观观测,提出了一种新的材料断裂韧脆转变统计随机模糊模型。该模型认为,在统计意义上,材料的韧性断裂为空穴机制,临界空穴扩张比参数可以作为韧性断裂的判据;材料的脆性断裂可以用内嵌币状裂纹的脆性断裂模型来模拟,为此测量断裂特征长度,提出并具体计算了控制币状裂纹失稳扩张的细观临界应力强度因子;在韧脆转变区域内,这两种机理并存并相互竞争,为此提出了模糊准则。对模型参数进行了测量和统计分析,给出分布规律,给出了计算断裂特征的概率模型。计算了韧脆转变区域内的细观机制变化和宏观响应。结果表明,该模型及分析方法可以很好地模拟应力状态及温度对韧脆转变的影响。

多维广义SRLW方程的Chebyshev拟谱方法分析

尚亚东, 郭柏灵

2003, 24(10): 1035-1048.

摘要(2325) PDF(630)

摘要:
考虑了一类多维的广义对称正则长波(SRLW)方程的齐次初边值问题Chebyshev拟谱逼近,构造了全离散的Chebyshev拟谱格式,给出了这种格式近似解的收敛性和最优误差估计。

两相流体非线性渗流模型及其应用

邓英尔, 刘慈群

2003, 24(10): 1049-1056.

摘要(2724) PDF(757)

摘要:
基于三参数非线性渗流运动定律、质量守恒定律及椭圆渗流的概念,建立了低渗透介质中两相流体椭圆非线性渗流数学模型,运用有限差分法与外推法求得了其解,导出了两相流体椭圆非线性渗流条件下油井见水前后开发指标的计算公式,进行了实例分析。结果表明:非线性渗流对含水饱和度分布影响较大;非线性渗流使得水驱油推进速度比线性渗流的快,使油井见水时间提前,使得石油开发指标变差;非线性渗流使得同一时刻的压差比线性渗流的大,使石油开发难度加大。这为低渗油藏垂直裂缝井开发工程提供了科学依据。

参数激励圆柱形容器中的非线性Faraday波

菅永军, 鄂学全, 柏威

2003, 24(10): 1057-1068.

摘要(2702) PDF(604)

摘要:
在柱坐标系下,通过奇异摄动理论的多尺度展开法求解势流方程,研究了垂直强迫激励圆柱形容器中的单一模式水表面驻波模式。假设流体是无粘、不可压且运动是无旋的,在忽略了表面张力的影响下,用两变量时间展开法得到一个具有立方项以及底部驱动项影响的非线性振幅方程。对上述方程进行了数值计算,计算的结果显示了在不同驱动振幅和驱动频率下,会激发不同自由水表面驻波模式,从等高线的图像来看,和以往的实验结果相当吻合。

位势问题边界元法中几乎奇异积分的正则化

周焕林, 牛忠荣, 王秀喜

2003, 24(10): 1069-1074.

摘要(2742) PDF(655)

摘要:
将一种通用算法应用于平面位势问题边界元法中近边界点几乎奇异积分的正则化。对线性单元,位势问题近边界点的几乎强和超奇异积分可归纳为两种形式。通过分部积分,将引起奇异的积分元素变换到积分号之外,从而对这两种积分分别给出了无奇异的正则化计算公式。除了线性元,二次元也应用于该算法。与近边界点临近的二次单元划分为两段线性单元,该算法仍然适用。算例证明了方法的有效性和精确性。对曲线边界问题,联合二次元和线性元可提高计算结果精确度。

均布荷载作用下压电材料简支梁的解析解

张琳楠, 石志飞

2003, 24(10): 1075-1082.

摘要(2609) PDF(616)

摘要:
采用逆解法求解了均布荷载作用下压电材料简支梁的解析解。首先给出应力函数和电位移函数的多项式表达式,进而根据相容方程以及应力和电位移、位移和电势的边界条件,求得了同时考虑材料弹性参数、密度参数和压电参数呈梯度变化时,简支梁在均布荷载作用下的解析解。作为特例还得到了常体力以及材料参数为常数时的解答。并对结果进行了讨论。

二阶广义分布参数系统的谱分布

葛照强, 朱广田, 马勇镐

2003, 24(10): 1083-1089.

摘要(2401) PDF(681)

摘要:
应用泛函分析算子理论的方法研究了Hilbert空间中二阶广义分布参数系统的谱分布问题,利用有界线性算子的广义逆给出了所讨论问题的解及解的构造性表达式。这对研究二阶广义分布参数系统的镇定及渐进稳定性问题都有重要的理论价值。

刚性目标形状反演的一种非线性最优化方法

尤云祥, 缪国平

2003, 24(10): 1090-1100.

摘要(2540) PDF(581)

摘要:
发展了从声散射场的远场分布的信息来再现声刚性目标形状反问题的一种非线性最优化方法,它是通过独立地求解一个不适定的线性系统和一个适定的非线性最小化问题来实现的。对反问题的非线性和不适定性的这种分离式数值处理,使所建立方法的数值实现是非常容易和快速的,因为在确定声刚性障碍物形状的非线性最优化步中,只需求解一个只有一个未知函数的小规模的最小平方问题。该方法的另一个特别的性质是,只需要远场分布的一个Fourier系数,即可对未知的刚性目标作物形设别。进而提出了数值实现该方法的一种两步调整迭代算法。对具有各种形状的二维刚性障碍物的数值试验保证了本算法是有效和实用的。