详细介绍了气固两相湍流流动数值模拟理论的发展及最新进展.

采用分子动力学方法模拟金属铜纳米杆的弯曲力学性能,研究了从准静态加载到快速加载范围内不同加载速率的行为.结果表明,金属纳米杆的弯曲力学行为表现出显著的加载速率相关性和非线性变形行为.在弹性弯曲过程中,一种变形机制是发生从面心立方到密排六方的晶格结构转变转变发生后横截面增大和长度减小导致抗弯能力显著增强.另一种变形机制是纳米杆不发生晶格结构转变,位错的产生和运动导致塑性行为.

天然气管道在制造过程中,由于焊接工艺会产生各种缺陷及裂纹.在天然气波动压力作用下,裂纹会发生疲劳扩展,导致管道破裂及失效,其中以内表面裂纹的影响较为严重.文章研究了天然气管道中的内表面裂纹沿管道径向扩展的问题,计算了含裂纹管道的疲劳寿命.另一方面考虑到裂纹尺寸、天然气压力及材料性质等参量都是具有不确定性的随机变量,因此还引入可靠性计算方法,通过分析与计算,确定了天然气管道的疲劳可靠寿命.研究结果对天然气管道的设计、运行及检修有一定工程实用价值.

基于板的一阶剪切理论和Von-Karman大挠度理论,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法,并推导了相应的有限元列式,分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应. 通过典型算例,研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系.

研究了密度梯度功能压电悬臂梁在轴向和横向均布荷载以及外加直流电压分别作用下的解析解.首先求得了悬臂梁在体积力呈非线性变化时相应问题的应力函数φ和电位移函数Ψ,进而求得梁中弹性场和电场的解析解.作为特例,同时还得到了常体力和无体力情况下悬臂梁的解答,并进行了讨论.

为研究焊接矩形管结构设计中的关键问题--节点受力性能,利用非线性有限元分析方法,采用典型节点分析与较大规模几何参数分析相结合的研究手段,对一杆等宽β2≤0.8的间隙 K型方管节点的静力工作性能进行了研究.不仅跟踪了节点荷载-位移曲线的全过程,而且全面考察了主要参数对节点刚度、极限承载力、变形、失效模式等方面的影响,并将分析结果与CIDECT公式计算结果相比较,得出控制此类节点的失效模式主要是弦杆表面塑性失效、弦杆整体剪切失效以及二者破坏形式的混合模式.

对碳纤维蜂窝夹层结构的动力学问题进行了深入分析.将碳纤维网格表面等效为正交异性薄板,铝蜂窝夹芯按蜂窝实际受力情况和尺寸大小等效为三维正交异性体,并考虑到为了防止失稳破坏而进行的蜂窝局部加密、碳纤维表板加厚及结构局部加强.所建模型经复杂结构有限元方法分析,结果和试验相吻合,表明等效模型是合理的,方法是正确的.

主振方向排序法认为,板的振形曲线中振动波形在主振方向上是唯一的,在另一方向上是不唯一的,由此建立了四边支承矩形板精确的振形曲线表达式.这种振形曲线可以满足振动微分方程和全部边界条件,还具有振形的正交性.通过推导证明了振形正交性的存在,阐明了主振方向排序法的物理含义,从理论上说明了该方法的正确性.

利用非线性分析技术中的分形理论在较宽的流速范围内对水平管空气-水段塞流中的液塞长度波动特性进行了研究.结果表明,水平管道段塞流的液塞长度符合对数正态分布,其波动是对初始条件敏感的混沌振荡,遵循分形统计规律,且具有持久性.通过对不同折算液速下的液塞长度波动特性的分析发现,液塞长度波动的混沌程度及波动对初始条件的依赖性在混合速度为11 m/s左右时会出现极值.

针对一种射流元件控制通道的复杂结构,采用分块对接技术和网格'融合'技术生成计算网格,并运用五步显式格式的Runge-Kutta法和多重网格法对含全N-S方程、RNG k-ε湍流模型和两层分区壁面模型的流动模型进行数值求解.通过对控制通道内部流动的数值模拟和流场特性分析,提出了改进方案.