力學(xué)

涂層/基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度測量方法的現(xiàn)狀與展望

楊班權(quán)，陳光南，張坤，等

力學(xué)

涂層/基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度測量方法的現(xiàn)狀與展望

楊班權(quán)，陳光南，張坤，等

界面結(jié)合強(qiáng)度是涂層/基體材料體系中的一項重要力學(xué)性能指標(biāo).而表征與評價涂層/基體材料的界面結(jié)合強(qiáng)度又得依靠實驗方法的測定.由于涂層/基體材料體系的多樣性與復(fù)雜性，至今還沒有形成適合于測量這類材料的界面結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法.目前，常用來測量涂層/基體材料的界面結(jié)合強(qiáng)度的方法有：拉伸法、剪切法、彎曲法、劃痕法、壓入法等.該文就目前表征與評價涂層/基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度的測量方法做了綜述，討論了它們的適用范圍，比較了它們的優(yōu)勢與不足.

涂層/基體材料；界面結(jié)合強(qiáng)度；測量方法

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2007，37（1）: 67-79入選年份：2012

動態(tài)載荷下剪切變形局部化、微結(jié)構(gòu)演化與剪切斷裂研究進(jìn)展

徐永波，白以龍

總結(jié)和評述了近年來金屬與合金變形局部化的形成、微結(jié)構(gòu)演化與剪切斷裂方面作者和相關(guān)的研究工作成果.材料包括低碳鋼，SS304不銹鋼，F(xiàn)e-15%Ni-15%Cr單晶，Al-Li合金，α-Ti和Ti-6Al-4V，Al/SICP復(fù)合材料等.綜述內(nèi)容主要包括：采用改進(jìn)的HOPKINSON扭桿裝置，對剪切變形局部化形成、發(fā)展和演化過程進(jìn)行了實驗觀察與數(shù)值模擬；采用“側(cè)剖”與“對接”等定點(diǎn)方法制備電子顯微鏡薄膜試樣，對剪切帶內(nèi)相變與再結(jié)晶、非晶轉(zhuǎn)變、旋渦結(jié)構(gòu)等動態(tài)變形現(xiàn)象，以及與宏觀動態(tài)力學(xué)行為對應(yīng)的位錯胞的形成、發(fā)展和坍塌等微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了觀測；提出了應(yīng)變和應(yīng)變率同時作為剪切帶形成的兩個必要條件的直接實驗證據(jù)；在剪切帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了α''-馬氏體相變現(xiàn)象，以及相變產(chǎn)物與母體之間的晶體學(xué)關(guān)系；通過位錯單滑移或交滑移等微觀剪切最后發(fā)展成為宏觀剪切的機(jī)制；對剪切帶內(nèi)再結(jié)晶結(jié)構(gòu)的觀測和對再結(jié)晶動力學(xué)本構(gòu)關(guān)系的定量描述；對剪切帶特別是“白色”腐蝕帶（或相變帶）的形成機(jī)制的分析和新的解釋，指出“白色”是帶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)取向趨于一致，其在光學(xué)或掃描顯微鏡下很難辨認(rèn)這些亞結(jié)構(gòu)的取向差所致，并非表明剪切帶內(nèi)一定發(fā)生了相變；通過截斷實驗和實時跟蹤觀測發(fā)現(xiàn)，剪切帶內(nèi)微裂紋的萌生與聚合是材料承載能力驟然下降并導(dǎo)致最后斷裂的主控因素.此外，該文對近年來在準(zhǔn)靜態(tài)和循環(huán)加載下材料的局部化形變與剪切斷裂的實驗結(jié)果予以簡要評述，指出其微觀機(jī)制與動態(tài)載荷下的截然不同，是由位錯的平面滑移所控制的，與熱效應(yīng)無關(guān)的等溫變形.

動態(tài)載荷；剪切變形局部化；微結(jié)構(gòu)演化；相變與再結(jié)晶；非晶化；位錯平面滑移

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2007，37（4）: 496-516入選年份：2012

超越攝動：同倫分析方法基本思想及其應(yīng)用

廖世俊

介紹一種新的、求解強(qiáng)非線性問題解析近似的一般方法——同倫分析方法.該方法從根本上克服了攝動理論對小參數(shù)的過分依賴，其有效性與所研究的非線性問題是否含有小參數(shù)無關(guān)，因此，適用范圍廣.此外，不同于所有其他解析近似方法，同倫分析方法提供了一個簡單的途徑，確保所得到的級數(shù)解收斂，從而獲得足夠精確的解析近似.而且，不同于所有其他解析近似方法，同倫分析方法（HAM）提供了選取基函數(shù)之自由，從而可以選擇較好的基函數(shù)，更有效地逼近問題的解.同倫分析方法為非線性問題的解析近似求解提供了一個全新的思路，為非線性問題（特別是不含小參數(shù)的強(qiáng)非線性問題）的求解開辟了一個全新的途徑.簡要描述同倫分析方法的基本思想，其在非線性力學(xué)、物理、化學(xué)、生物、金融、工程和計算數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用舉例，以及與攝動方法、LYAPUNOV人工小參數(shù)法、δ展開法、ADOMIAN分解法、同倫攝動方法之區(qū)別和聯(lián)系.

非線性方程；解析近似；無窮級數(shù)；同倫分析方法；HAM

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（1）: 1-34入選年份：2012

添加劑湍流減阻流動與換熱研究綜述

焦利芳，李鳳臣

添加劑湍流減阻是指在液體的管道湍流中添加少量的高分子聚合物或某種表面活性劑從而使湍流阻力大大降低的現(xiàn)象.從其被發(fā)現(xiàn)至今，經(jīng)過近半個世紀(jì)的研究（實驗研究、理論分析、數(shù)值模擬和實際系統(tǒng)的應(yīng)用研究），盡管對這一現(xiàn)象及其實際應(yīng)用價值已有了較為深入的認(rèn)識，但仍有許多方面尚有欠缺，例如對湍流減阻的機(jī)理仍然在探索中.該文歸納評述了高分子聚合物或表面活性劑添加劑湍流減阻流動與換熱現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀，從湍流減阻劑的特性、減阻劑的湍流減阻機(jī)理、湍流減阻發(fā)生時的換熱機(jī)理、減阻流動速度場分布和換熱控制等幾個方面綜述了添加劑湍流減阻流動與換熱特性，并綜述了湍流減阻劑在實際工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，在對添加劑湍流減阻機(jī)理、有湍流減阻發(fā)生時的對流換熱機(jī)理等的理解方面進(jìn)行了新的總結(jié).

高分子聚合物；表面活性劑；湍流減阻；對流換熱；節(jié)能

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（3）: 339-357入選年份：2012

航天器動力學(xué)與控制大研究進(jìn)展與展望

黃文虎，曹登慶，韓增堯

開展航天器動力學(xué)與控制的研究在航天技術(shù)的發(fā)展中起到舉足輕重的作用，其目的在于發(fā)展有效的方法促使航天器在各階段平穩(wěn)可靠地運(yùn)行.航天器技術(shù)發(fā)展迅速，其形式日趨多樣化，功能與構(gòu)造日趨復(fù)雜，已經(jīng)向大型空間站、微小衛(wèi)星、深空探測等方向發(fā)展.航天器結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出多耦合、非線性、極端外界環(huán)境，以及大尺度柔性結(jié)構(gòu)等特征，由此激發(fā)起航天器動力學(xué)與控制領(lǐng)域各方向的深入研究.航天器動力學(xué)與控制的研究方法覆蓋理論分析、數(shù)值仿真，以及實驗?zāi)M等諸多方面，研究內(nèi)容十分豐富.本文概括介紹了近年來航天器動力學(xué)與控制研究方面的發(fā)展?fàn)顩r，綜述了跨航天器動力學(xué)與控制、航天器系統(tǒng)級動力學(xué)與振動控制、航天器部件級動力學(xué)與振動控制等航天領(lǐng)域中的若干基礎(chǔ)問題.內(nèi)容主要集中于航天領(lǐng)域中不同應(yīng)用范圍、不同層次結(jié)構(gòu)的航天器動力學(xué)模型的建立和動力學(xué)響應(yīng)與振動控制的研究方法及已取得的成果.最后，提出了該領(lǐng)域中值得進(jìn)一步考慮的科學(xué)問題及未來的發(fā)展方向.

航天器；動力學(xué)特性；耦合；柔性；非線性

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2012，42（4）: 37-394入選年份：2012

新型復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展

吳林志

復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是一種具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)、高比剛以及多功能潛力的新型結(jié)構(gòu)材料，近幾年受到國外學(xué)者的極大關(guān)注，是新一代結(jié)構(gòu)材料一體化的理想結(jié)構(gòu)材料.復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的發(fā)展是一個漸進(jìn)的過程，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在夾芯結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已由部分向整體過渡.纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相對金屬材料具有更高的比強(qiáng)度和比剛度，而且可設(shè)計性優(yōu)勢更加明顯，采用復(fù)合材料制備成型的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更加優(yōu)越的力學(xué)和多功能優(yōu)勢.各種制備技術(shù)的提出，使得復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的發(fā)展取得重要進(jìn)展，為今后應(yīng)用和深入研究打下堅實的基礎(chǔ).

在拓?fù)錁?gòu)型設(shè)計和制備工藝方面，首先對Z向增強(qiáng)泡沫夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單概述，具體包括縫紉泡沫夾芯結(jié)構(gòu)、Z-Pin增強(qiáng)泡沫夾芯結(jié)構(gòu)和三維中空夾芯結(jié)構(gòu)形式.在此基礎(chǔ)上，指出復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)出現(xiàn)之前夾芯結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，由此引出復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的概念，介紹了直柱型、斜柱型、金字塔型、四面體型、Kagome型和編織芯子點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等多種形式.然后，簡要概述了復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)和多層級點(diǎn)陣等其他特殊構(gòu)型的夾芯結(jié)構(gòu).

在力學(xué)性能及失效模式方面，人們通過縫紉、Z-pin增強(qiáng)、三維編織等手段來改善面芯間的界面性能，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和剛度.對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外學(xué)者對其做了廣泛的研究和概述，在此主要概述其平壓、剪切、側(cè)壓、彎曲、沖擊力學(xué)性能及失效模式，建立了預(yù)報復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的理論及數(shù)值模型.為了便于讀者了解整體內(nèi)容，我們采用了圖表綜述的方式直觀描述.匯總了目前復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，給出了修正之后的強(qiáng)度-密度表.

最后，本文對復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可能應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行預(yù)測，復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)除了具有高的比強(qiáng)度、比剛度外，其內(nèi)部開放的空間為結(jié)構(gòu)/功能一體化提供了理想的結(jié)構(gòu)平臺，同時也為部分替代傳統(tǒng)的蜂窩或泡沫夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)支持.復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)獨(dú)特的輕質(zhì)特性及多功能性等優(yōu)勢將使得其在軌道交通、航海、航空、航天等領(lǐng)域擁有很大的應(yīng)用潛力.在復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計/制備/表征/評價/應(yīng)用方面，我們系統(tǒng)總結(jié)了目前復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)已完成和未開展的研究工作.從總體上看該方向依然處在基礎(chǔ)研究階段，同時指出了該結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展方向.

復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；制備工藝；力學(xué)性能；輕質(zhì)；夾芯結(jié)構(gòu)

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2012，42（1）:入選年份：2012

基于CFD的氣動力建模及其在氣動彈性中的應(yīng)用

張偉偉，葉正寅

CFD技術(shù)為帶有氣動力非線性的氣動彈性分析提供了一種研究途徑，但是基于CFD的氣動彈性直接數(shù)值模擬方法的計算量很大，不便開展定性分析和參數(shù)設(shè)計.基于 CFD的非定常氣動力模型的降階技術(shù)為緩解計算效率與計算精度之間的矛盾以及系統(tǒng)的復(fù)雜性與易分析、易設(shè)計性之間的矛盾提供了行之有效的技術(shù)途徑.綜述了近年來發(fā)展的兩類基于 CFD技術(shù)的非定常氣動力降階技術(shù)和一種非線性氣動力的諧波平衡方法，以及這些方法在非線性氣動彈性研究中的運(yùn)用.對比了各種方法的優(yōu)越性并作了進(jìn)一步的展望.

非定常氣動力模型；非線性氣動彈性；CFD；ROM

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（1）: 77-86入選年份：2013

土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展

李宏男，高東偉，伊廷華

土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究是近年來國際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一，涉及許多不同的研究領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理、結(jié)構(gòu)分析等.闡述了實施土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的必要性和迫切性，介紹了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的概念、組成及其應(yīng)用，分析研究了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的功能、特點(diǎn)和實現(xiàn)方法，重點(diǎn)討論了實現(xiàn)各子系統(tǒng)的理論、方法和存在的若干力學(xué)問題，論述了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測在國內(nèi)外土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用狀況，最后對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域的幾個重要問題做了展望.

土木工程結(jié)構(gòu)；健康監(jiān)測；監(jiān)測系統(tǒng)；損傷診斷；安全性評估

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（2）: 151-166入選年份：2013

層狀鹽巖力學(xué)特性研究進(jìn)展

楊春和，李銀平，屈丹安，等

鹽巖具有孔隙度低，滲透率小，損傷自恢復(fù)和塑性變形能力大等特性.該文著眼于深部鹽巖能源地下儲備，在簡要介紹國內(nèi)外鹽巖力學(xué)特性研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，著重綜述了近期關(guān)于層狀沉積型鹽巖工程力學(xué)特性研究的進(jìn)展.層狀鹽巖壓縮試驗表明泥質(zhì)硬石膏夾層對鹽巖體的變形和破壞特性有明顯的影響，揭示了復(fù)合巖體的變形和破壞機(jī)制；層狀鹽巖流變試驗表明層狀鹽巖的蠕變主要由鹽巖層控制，硬央層的存在對溶腔圍巖的長期蠕變起到抑制作用；為了深入了解界面的力學(xué)特性，開展了層狀鹽巖直接剪切試驗、間接拉伸試驗和界面微觀分析試驗，試驗表明層狀鹽巖體中鹽巖央層界面具有較強(qiáng)的黏結(jié)力，這十分有利于鹽巖溶腔的密閉性和穩(wěn)定性；針對特殊的層狀巖體提出了復(fù)合巖體 COSSERAT介質(zhì)擴(kuò)展本構(gòu)模型，并應(yīng)用于層狀鹽巖構(gòu)造中能源儲庫穩(wěn)定性分析中.最后指出了層狀鹽巖工程力學(xué)特性研究中值得關(guān)注的幾個重點(diǎn)研究方向.

層狀鹽巖；能源地下儲存；壓縮試驗；直接剪切試驗；界面；本構(gòu)關(guān)系

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（4）: 484-494入選年份：2013

機(jī)械系統(tǒng)中摩擦模型的研究進(jìn)展

劉麗蘭，劉宏昭，吳子英，等

摩擦現(xiàn)象在機(jī)械系統(tǒng)中的作用日益突出，合理地解決機(jī)械系統(tǒng)中摩擦環(huán)節(jié)尤其是非線性摩擦環(huán)節(jié)的制約問題已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn).由于摩擦的復(fù)雜性，很難從機(jī)理上獲得其準(zhǔn)確唯一的數(shù)學(xué)模型，迄今已提出的摩擦模型有數(shù)十種.鑒于目前機(jī)械系統(tǒng)中摩擦建模的發(fā)展?fàn)顩r，首先描述了幾種重要的摩擦現(xiàn)象，如庫侖摩擦、黏性摩擦、STRIBECK效應(yīng)、預(yù)滑動摩擦、可變的靜態(tài)摩擦力和摩擦記憶效應(yīng)等.其次，系統(tǒng)地介紹了幾種較為重要的、常用的摩擦模型，包括6種靜態(tài)摩擦模型和7種動態(tài)摩擦模型，并對每一種模型的構(gòu)成，特點(diǎn)和適用范圍等進(jìn)行了較為詳細(xì)地論述.比較而言，靜態(tài)摩擦模型結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)辨識容易，但是無法描述摩擦的動態(tài)特性，動態(tài)摩擦模型能夠比較全面的描述摩擦現(xiàn)象，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)辨識難度較大.再次，簡要概述了摩擦建模對機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)行為的影響，以及在高精度定位系統(tǒng)的控制中的作用.最后，針對當(dāng)前機(jī)械系統(tǒng)中摩擦建模方面存在的一些不足提出了幾點(diǎn)展望.為今后摩擦模型的選用和新摩擦模型的建立提供了參考.

摩擦；靜態(tài)摩擦模型；動態(tài)摩擦模型；機(jī)械系統(tǒng)；控制

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（2）: 201-213入選年份：2013

流體流動的邊界滑移問題研究進(jìn)展

吳承偉，馬國軍，周平

最近十幾年來，隨著現(xiàn)代微/納米測試以及分子動力學(xué)模擬技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，流體流動的邊界滑移問題研究獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展.邊界滑移相關(guān)研究大體可分為3個方面：實驗、分子動力學(xué)模擬和理論數(shù)值分析，前兩者主要以發(fā)現(xiàn)邊界滑移現(xiàn)象、探索邊界滑移的產(chǎn)生機(jī)理以及各因素對邊界滑移的影響規(guī)律為主要研究目的，而后者主要研究邊界滑移的物理模型、相關(guān)問題的計算方法以及邊界滑移對流體系統(tǒng)流體動力學(xué)行為的影響.該文首先簡要回顧了液體流動的邊界滑移及其相關(guān)問題的早期研究歷史，隨后對邊界滑移問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，最后展望了該領(lǐng)域今后的研究重點(diǎn)及其應(yīng)用前景.

邊界滑移；流體動力學(xué)；微/納米；滑移長度；極限剪應(yīng)力

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（3）: 265-282入選年份：2013

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)中統(tǒng)一混合理論模型的若干研究進(jìn)展

方錦清，李永

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論模型研究一直是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的最重要課題之一.首先概述網(wǎng)絡(luò)科學(xué)理論發(fā)展史上的3個里程碑以及有權(quán)演化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概況.為了全面反映確定性與隨機(jī)性混合的真實世界的統(tǒng)一性、多樣性和復(fù)雜性，使網(wǎng)絡(luò)理論模型更加接近實際網(wǎng)絡(luò)的全面特性，著重評述近年來發(fā)展的統(tǒng)一混合網(wǎng)絡(luò)理論模型的3部曲:和諧混合擇優(yōu)模型、統(tǒng)一混合網(wǎng)絡(luò)模型和統(tǒng)一混合變速增長網(wǎng)絡(luò)模型，總結(jié)和評述了混合理論模型3部曲的不同特點(diǎn)和相互聯(lián)系，揭示了統(tǒng)一混合網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性與普適性及其錯綜復(fù)雜的轉(zhuǎn)變關(guān)系.最后指出，該理論在多層次高科技網(wǎng)絡(luò)等實際網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景.

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)；統(tǒng)一混合網(wǎng)絡(luò)理論模型3部曲；復(fù)雜性；普適性；小世界；無標(biāo)度

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（6）: 663-678入選年份：2013

無網(wǎng)格法的理論及應(yīng)用

張雄，劉巖，馬上

詳細(xì)論述了近年來迅速發(fā)腱的無網(wǎng)格法的理論基礎(chǔ)及其在各個領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用.無網(wǎng)格法網(wǎng)格依賴性弱，避免了傳統(tǒng)的有限元、邊界元等基于網(wǎng)格的數(shù)值方法中可能出現(xiàn)的網(wǎng)格畸變和扭曲，在一些有限元、邊界元等方法難以較好處理的領(lǐng)域體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢.以加權(quán)余量法為主線歸納了已有的 30多種無網(wǎng)格法，各類無網(wǎng)格法的主要區(qū)別在于使用了不同的加權(quán)余量法和近似函數(shù).詳盡介紹了各種無網(wǎng)格近似方案（包括移動最小二乘近似、核近似和重構(gòu)核近似、單位分解近似、徑向皋函數(shù)近似、點(diǎn)插值近似、自然鄰接點(diǎn)插值近似等）和無網(wǎng)格法中常用的各類加權(quán)余量法（伽遼金格式、配點(diǎn)格式、局部弱形式、加權(quán)最小二乘格式和邊界積分格式等），并討論了數(shù)值積分方法和邊界條件的處理等問題.在此基礎(chǔ)上較系統(tǒng)地總結(jié)了無網(wǎng)格法在沖擊爆炸、裂紋傳播、超大變形、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、流崮耦合、生物力學(xué)和微納米力學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，展示了無網(wǎng)格法相對于傳統(tǒng)數(shù)值方法的優(yōu)勢.

無網(wǎng)格法；無單元法；高速沖擊；裂紋擴(kuò)展；大變形

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2009，39（1）: 1-36入選年份：2013

顆粒流動力學(xué)及其離散模型評述

孫其誠，王光謙

顆粒流是由眾多顆粒組成的具有內(nèi)在相互作用的非經(jīng)典介質(zhì)流動.自然界常見顆粒流都是密集流，顆粒間接觸形成力鏈，諸多力鏈相互交接構(gòu)成支撐整個顆粒流重量和外載荷的網(wǎng)絡(luò)，其局部構(gòu)型及強(qiáng)度在外載荷下演化，是顆粒流摩擦特性和接觸應(yīng)力的來源.該文介紹球形顆粒間無粘連作用時的HERTZ法向接觸理論和MINDLIN-DERESIEWICZ切向接觸理論.CAMPBELL依據(jù)是否生成較為穩(wěn)定的力鏈把顆粒流分為彈性流和慣性流兩大類，其中彈性一準(zhǔn)靜態(tài)流和慣性-碰撞流分別對應(yīng)準(zhǔn)靜態(tài)流和快速流，作為兩種極端流動情況通常處理成連續(xù)體，分別采用摩擦塑性模型和動理論予以描述，但是表征接觸力鏈的顆粒彈性參數(shù)并不出現(xiàn)這兩個模型和理論框架中，如何進(jìn)一步考慮顆粒彈性參數(shù)將非常困難.目前離散動力學(xué)方法逐漸成為復(fù)現(xiàn)其復(fù)雜顆粒流動現(xiàn)象、提取實驗不可能獲得的內(nèi)部流動信息進(jìn)而綜合起來探索顆粒流問題的一種有效工具，其真實性強(qiáng)于連續(xù)介質(zhì)理論的描述.軟球模型對顆粒間接觸力簡化處理，忽略了切向接觸力對法向接觸力及其加載歷史的依賴，帶來了法向和切向剛度系數(shù)如何標(biāo)度等更艱難的物理問題，但由于計算強(qiáng)度小而廣泛應(yīng)用于工程問題中.硬球模型不考慮顆粒接觸變形，因而不能描述顆粒流內(nèi)在接觸應(yīng)變等物理機(jī)理，僅適用于快速顆粒流，這不僅僅是由于兩體碰撞的限制.因此基于顆粒接觸力學(xué)的離散顆粒動力學(xué)模型是嶄新的模型，適用于準(zhǔn)靜態(tài)流到快速流整個顆粒流態(tài)的模擬，可以細(xì)致考慮接觸形變及接觸力的細(xì)節(jié)，建立更為合理的顆粒流本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)而有力的促進(jìn)顆粒流這一非經(jīng)典介質(zhì)流動的研究.

顆粒流；接觸力學(xué)；力鏈；離散元；軟球模型；硬球模型

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2008，38（1）: 87-100入選年份：2013

城市大氣環(huán)境的大渦模擬研究進(jìn)展

崔桂香，張兆順，許春曉，等

本文回顧城市大氣污染擴(kuò)散的研究實踐與進(jìn)展，介紹城市大氣環(huán)境流動的特點(diǎn)和用現(xiàn)代計算流體力學(xué)手段開展城市大氣環(huán)境的大渦模擬研究方法，包括：數(shù)學(xué)模型，控制方程、亞網(wǎng)格湍流模式、定解條件及其數(shù)值方法.其中，重點(diǎn)介紹中尺度到微尺度的耦合模型與適用于復(fù)雜城市下墊面（滿足大渦模擬分辨率要求且計算量較?。┑慕M合模型；并給出實際算例和結(jié)果分析，包括準(zhǔn)確度的統(tǒng)計估算和湍流特性等.最后，討論城市大氣環(huán)境數(shù)值模擬方法進(jìn)一步改進(jìn)的方向和城市大氣環(huán)境流動與污染物擴(kuò)散數(shù)值研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的幾個問題.

城市大氣環(huán)境；大渦模擬；多尺度耦合；下墊面模型

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2013，43（4）: 295-328入選年份：2013

空間激光干涉引力波探測

羅子人，白姍，邊星，等

為印證廣義相對論和開拓引力波天文學(xué)窗口，引力波探測是當(dāng)前國際研究熱點(diǎn).本文圍繞空間激光干涉引力波探測，對其科學(xué)意義、發(fā)展?fàn)顩r、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了回顧.與地面激光干涉引力波探測相比，空間探測的工作頻段更低，從104～10 Hz，在工作距離為百萬公里量級上，預(yù)計能探測到雙致密星系統(tǒng)、超大質(zhì)量比雙黑洞繞轉(zhuǎn)系統(tǒng)、中等質(zhì)量比雙黑洞繞轉(zhuǎn)系統(tǒng)，以及星系合并引起的超大質(zhì)量黑洞并合等波源.為此，測距精度須達(dá)到皮米的量級，并且保證測距技術(shù)有效工作的無拖曳航天技術(shù)亦有很高的要求.本文以歐洲的空間激光引力波探測計劃為例，主要對上述兩項技術(shù)進(jìn)行分析和闡述，并展望了空間引力波探測在我國的發(fā)展趨勢和前景.

引力波探測；激光干涉測距系統(tǒng)；無拖曳航天技術(shù)；慣性傳感器；微推進(jìn)器；引力波天文學(xué)

來源出版物：力學(xué)進(jìn)展，2013，43（4）: 415-447入選年份：2013