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多孔含液固体的边界元方法及等效力学性质模拟

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清华大学学报（自然科学版） 2011年第4期51卷 471-477页

作者：黄拳章郑小平姚福印姚振汉清华大学航天航空学院北京100084 西安高科技研究所201室西安710025

将多孔含液固体问题归结为一个内边界受流体压力作用的复连通域边值问题,利用流体体积变化率与流体压力之间的关系建立了流体夹杂区域边界位移与流体压力之间的线性关系,然后采用边界元方法建立了问题的求解方案。该方法的主要特点是通... 详细信息

将多孔含液固体问题归结为一个内边界受流体压力作用的复连通域边值问题,利用流体体积变化率与流体压力之间的关系建立了流体夹杂区域边界位移与流体压力之间的线性关系,然后采用边界元方法建立了问题的求解方案。该方法的主要特点是通过一次求解可以同时得到所有边界节点的位移和所有流体夹杂区域的压力。采用上述方法对多孔含液固体的等效力学性质进行了数值模拟,并与有关文献结果进行了对比分析。计算结果表明:采用边界元方法求解多孔含液固体问题时,在计算规模和求解效率方面具有明显的优势。

关键词：多孔含液固体边界元法等效力学性质数值模拟

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钢箱内部爆炸破坏的SPH数值模拟

爆炸与冲击 2019年第5期39卷 22-30页

作者：强洪夫孙新亚王广黄拳章火箭军工程大学陕西西安710025

随着恐怖袭击的不断演化,船舶、桥梁等以钢箱为主要支撑的战略性结构逐渐成为恐怖袭击和敌方军事打击的重要目标。本文中采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法对钢箱内部爆炸过程进行了数值模拟,对比实验... 详细信息

随着恐怖袭击的不断演化,船舶、桥梁等以钢箱为主要支撑的战略性结构逐渐成为恐怖袭击和敌方军事打击的重要目标。本文中采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法对钢箱内部爆炸过程进行了数值模拟,对比实验,分析了钢箱内部爆炸时钢箱表面的变形过程,得到了钢箱表面挠度值的变化趋势、不同时刻钢箱表面压强和von Mises应力的分布情况、钢箱表面中心点处速度和压强的变化趋势,验证了SPH方法在模拟钢箱内部爆炸问题上的有效性。通过进一步数值模拟,探讨了钢箱内部不同位置爆炸时钢箱的破坏形式和损伤程度,结果表明:炸药在钢箱内部角隅处爆炸时,钢箱的损伤程度最严重;炸药在钢箱内部正中心爆炸时,钢箱的损伤程度最轻。

关键词：钢箱内部爆炸光滑粒子流体动力学 von Mises 应力变形

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混合夹杂问题的边界元法

工程力学 2014年第11期31卷 17-24页

作者：黄拳章强洪夫郑小平姚振汉第二炮兵工程大学601室西安710025 清华大学航天航空学院北京100084

该文提出了一种求解含固体、流体和孔隙等多类型夹杂的混合夹杂问题的边界元法。混合夹杂问题实质也是多连通域问题,但内边界的位移和面力都是未知量,导致该问题因定解条件不足而无法直接求解。根据不同类型夹杂的本构关系建立了各夹杂... 详细信息

该文提出了一种求解含固体、流体和孔隙等多类型夹杂的混合夹杂问题的边界元法。混合夹杂问题实质也是多连通域问题,但内边界的位移和面力都是未知量,导致该问题因定解条件不足而无法直接求解。根据不同类型夹杂的本构关系建立了各夹杂与基体界面面力与位移之间的关联矩阵,从而形成除给定边界条件以外的补充定解条件,使问题得以解决。以平面问题为例,分别对只含固体夹杂、流体夹杂以及同时含有孔隙、固体和流体夹杂的情况进行了计算,模拟了含100个随机分布夹杂的板材的弹性模量,验证了该方法的有效性、程序的正确性和可靠性。

关键词：夹杂边界元法关联矩阵随机分布等效弹性模量

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含液多孔介质力学问题的边界元方法

计算力学学报 2011年第2期28卷 226-230页

作者：黄拳章郑小平王彬王云姚振汉清华大学工程力学系北京100084 西安高科技研究所201室西安710025

提出了一种含液多孔介质力学问题的边界元求解方法。首先将问题分解为一系列含单孔流体夹杂的子问题,然后针对每个子问题建立了流体孔体积变化率与流体压力之间的函数关系,进一步采用边界元方法建立了以各流体孔压力为基本未知量的线性... 详细信息

提出了一种含液多孔介质力学问题的边界元求解方法。首先将问题分解为一系列含单孔流体夹杂的子问题,然后针对每个子问题建立了流体孔体积变化率与流体压力之间的函数关系,进一步采用边界元方法建立了以各流体孔压力为基本未知量的线性代数方程组,最后根据所求出的各流体孔的压力计算含液多孔介质内各点的位移、变形和应力。为了说明方法的有效性,本文以平面应变问题为例,计算了不同流体夹杂体积比下介质的等效弹性模量,并且将计算结果与有关文献结果进行了对比分析。

关键词：含液多孔介质边界元法叠加原理等效弹性模量

低温高应变率条件下HTPB推进剂拉伸力学性能研究

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推进技术 2015年第9期36卷 1426-1432页

作者：王哲君强洪夫王广刘小川黄拳章第二炮兵工程大学动力工程系陕西西安710025 中国飞机强度研究所陕西西安710065

为研究固体推进剂在低温高应变率条件下的力学性能，通过单轴拉伸实验和扫描电镜（SEM）断面观察，分别获取了HTPB推进剂在温度范围为-40～25℃及0.4～14.29s-1应变率下的应力-应变曲线和拉伸断面形貌。结果表明，HTPB推进剂的力学性能... 详细信息

为研究固体推进剂在低温高应变率条件下的力学性能，通过单轴拉伸实验和扫描电镜（SEM）断面观察，分别获取了HTPB推进剂在温度范围为-40～25℃及0.4～14.29s-1应变率下的应力-应变曲线和拉伸断面形貌。结果表明，HTPB推进剂的力学性能具有明显的温度和应变率效应。随温度降低和应变率升高，应力-应变曲线特性变得更加复杂，断面形貌基本上呈现“脱湿”越困难、颗粒断裂越明显的规律，低温和高应变率的“耦合”作用使得推进剂的损伤变得更加严重。初始弹性模量E和最大拉伸应力σm随温度的降低和应变率的升高而逐渐增加，且均与应变率具有相对较好的线性对数关系。低温和高应变率的“耦合”作用，使得-40℃及14.29s-1条件下的初始弹性模量和最大拉伸应力分别为25℃及0.4s-1条件下数值的1.6倍和3.2倍。与模量和强度相比，应变的规律性较复杂，其值随温度的升高而增加，且在常温下随应变率的升高而增加，但在低温下随应变率的升高而降低。通过双因素方差分析表明，低温高应变率条件下，温度和应变率均对最大拉伸应力有更显著的影响，同时温度较应变率对最大拉伸应力影响更加明显，而对模量则较弱。基于时温等效原理，得到了低温高应变率条件下HT？PB推进剂的拉伸力学性能主曲线，该主曲线较大地拓宽了对推进剂力学性能的预测范围。

关键词： HTPB推进剂低温高应变率拉伸力学性能

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SPH方法在宽速域岩石侵彻问题中的应用

高压物理学报 2019年第5期33卷 172-180页

作者：强洪夫张国星王广黄拳章火箭军工程大学

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对花岗岩靶板受碰撞侵彻的大应变、高应变率变形问题进行了数值模拟。为了描述弹目材料的非线性变形及破坏特性,对花岗岩靶板引入了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型及损伤模型,对弹体引入含损伤的J... 详细信息

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对花岗岩靶板受碰撞侵彻的大应变、高应变率变形问题进行了数值模拟。为了描述弹目材料的非线性变形及破坏特性,对花岗岩靶板引入了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型及损伤模型,对弹体引入含损伤的Johnson-Cook(J-C)本构方程和Grüneisen状态方程,靶板与弹体均离散成拉格朗日粒子。通过自编程序仿真计算0~4 m/s的着靶速度下花岗岩靶板的三维侵彻过程,对比分析了钢珠在不同弹体条件下的侵彻结果,在固体侵彻、半流体侵彻和流体侵彻的区域内拟合了侵彻深度随着靶速度的变化曲线。数值计算结果显示,侵彻深度随着靶速度的增加在固体侵彻区间(v01700 m=s)呈现递增趋势并逐渐趋于平滑,达到峰值。

关键词：弹体侵彻花岗岩光滑粒子流体动力学方法

低温动态加载下老化HTPB推进剂强度准则研究

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推进技术 2018年第11期39卷 2581-2587页

作者：刘畅强洪夫王哲君王广黄拳章火箭军工程大学动力工程系陕西西安710025

为获得低温动态加载下老化后HTPB推进剂强度准则,开展了低温动态加载下不同热老化时间后HTPB推进剂单轴与准双轴拉伸试验,根据试验结果获得的力学性能参数,基于双剪强度理论构建了推进剂强度极限线及故障包络线。研究发现:随着温度的降... 详细信息

为获得低温动态加载下老化后HTPB推进剂强度准则,开展了低温动态加载下不同热老化时间后HTPB推进剂单轴与准双轴拉伸试验,根据试验结果获得的力学性能参数,基于双剪强度理论构建了推进剂强度极限线及故障包络线。研究发现:随着温度的降低和热老化时间的延长,HTPB推进剂强度极限线范围变大,即推进剂强度增强;随着热老化时间的延长,HTPB推进剂故障包络线缩小,即推进剂抵抗破坏能力逐渐减弱。研究结果可为低温点火条件下战术导弹药柱结构完整性分析提供数据支持。

关键词：低温动态老化 HTPB推进剂强度准则

C/C复合材料与高温合金GH600之间高温接触热阻的试验研究

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航空学报 2010年第11期31卷 2189-2194页

作者：刘冬欢郑小平黄拳章姚福印刘应华清华大学航天航空学院北京100084

在高超声速飞行器翼前缘的热防护技术方面,采用内置高温热管是一种新型高效的热防护方法,其中C/C复合材料结构与内置高温热管之间的界面接触热阻对传热效率及热力耦合起着至关重要的作用。本文自主搭建了一套高温接触热阻试验平台,并针... 详细信息

在高超声速飞行器翼前缘的热防护技术方面,采用内置高温热管是一种新型高效的热防护方法,其中C/C复合材料结构与内置高温热管之间的界面接触热阻对传热效率及热力耦合起着至关重要的作用。本文自主搭建了一套高温接触热阻试验平台,并针对三维编织C/C复合材料与高温合金GH600在不同界面应力、界面粗糙度及界面温度下的接触热阻进行了试验研究。研究结果表明本平台在进行高温接触热阻试验研究上是切实可行的,利用该试验平台得到了三维编织C/C复合材料与高温合金GH600之间接触热阻的变化规律,有关结果可以为中国新型内置高温热管热防护结构的设计及安全评估提供参考。

关键词：接触热阻 C/C复合材料高温合金试验研究

An Adaptive Boundary Collocation Method for Plate Bending Problems

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Tsinghua Science and Technology 2007年第5期12卷 567-571页

作者：郑小平黄拳章王彬 Department of Engineering Mechanics Tsinghua University

A boundary collocation method based on the least-square technique and a corresponding adaptive computation process have been developed for the plate bending problem. The trial functions are constructed using a series of the biharmonic polynomials, and the local error indicators are given by the residuals of the energy density on the boundary. In comparison with the conventional collocation methods, the solution accuracy in the present method can be improved in an economical and efficient way. In order to demonstrate the efficiency and advantages of the adaptive boundary collocation method proposed in this paper, two numerical examples are presented for circular plates subjected to uniform loads and restrained by mixed boundary conditions. The numerical results for the examples show good agreement with ones presented in the literature.

关键词： boundary collocation error indicator adaptive computation plate bending problem least-square technique