检索结果-南通市图书馆

稀疏颗粒流体系统的微极流体模型描述:以顶盖驱动方腔流为例

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力学学报 2024年第10期56卷 2827-2837页

作者：王连张永超楚锡华孙洪广河海大学力学与工程科学学院南京211100 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

因粒子和流体介质属性不同,稀疏颗粒流体系统常表现出相反的流动增强和减弱行为.为基于一组方程描述稀疏颗粒流体系统相反的流动行为,文章推荐了微极流体模型,并通过对微结构参数(耦合数和无量纲特征长度)的全面分析,尝试给出描述不同... 详细信息

因粒子和流体介质属性不同,稀疏颗粒流体系统常表现出相反的流动增强和减弱行为.为基于一组方程描述稀疏颗粒流体系统相反的流动行为,文章推荐了微极流体模型,并通过对微结构参数(耦合数和无量纲特征长度)的全面分析,尝试给出描述不同流动行为的参数区间.首先,梳理微极流体模型和微结构参数的物理意义,基于OpenFOAM库建立了微极流体控制方程的有限体积离散求解方案,并在一维微极泊肃叶流动中验证了其准确性.随后,基于顶盖驱动方腔流,开展了大范围微结构参数组合下的流体动力学行为计算,分析各微结构参数及其组合对流体速度、微转动、动能以及总能的影响规律.结果表明微极流体模型能够描述稀疏颗粒流体系统呈现的流动增强和减弱行为,且存在一个微结构参数临界区间,当耦合数和无量纲特征长度的乘积N·L28.16时,可描述流动增强现象.微极流体模型较完备的物理参数使得其在描述不同颗粒流体系统行为时更具普适性,有望扩展颗粒流体系统研究的理论基础.

关键词：稀疏颗粒流体系统微极流体模型微结构参数流动行为

基于人工神经网络的颗粒材料本构关系及边值问题研究

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应用数学和力学 2024年第2期45卷 155-166页

作者：张广江杨德泽楚锡华武汉大学工程力学系武汉430072

颗粒材料被广泛运用于工程实践中,通过数值模拟解决颗粒材料有关的边值问题,对于指导工程实践具有重要意义.通过应用人工神经网络算法,将基于离散颗粒模型的离散单元法与基于连续介质模型的有限单元法有机结合以求解颗粒材料边值问题,... 详细信息

颗粒材料被广泛运用于工程实践中,通过数值模拟解决颗粒材料有关的边值问题,对于指导工程实践具有重要意义.通过应用人工神经网络算法,将基于离散颗粒模型的离散单元法与基于连续介质模型的有限单元法有机结合以求解颗粒材料边值问题,形成了一套新的、完整的模型及解决方案,即细观模型离线计算的细-宏观两尺度模型及求解系统.具体为:先基于离散单元法获取颗粒材料的主应力、主应变以及对应的应力-应变矩阵等数据;再将获取的数据利用人工神经网络算法构建在主空间上描述颗粒材料本构关系的人工神经网络模型;最后,通过用户自定义材料子程序UMAT将人工神经网络模型导入ABAQUS中求解颗粒材料边值问题.通过平板受压以及边坡稳定性数值试验,并与经典弹塑性模型求解结果进行对比,表明了训练后的人工神经网络模型能够有效地反映颗粒材料的本构关系,并能够运用于实践求解边值问题,验证了该求解方案的可行性.

关键词：颗粒材料人工神经网络离散元法有限元法边值问题

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维诺梯度随机晶格结构多尺度设计及实验验证

Acta Mechanica Sinica 2023年第8期39卷 121-136页

作者：陈炼雄潘宇楚锡华刘辉王新忠 School of Civil Engineering Wuhan University Wuhan 430072 China State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment Dalian University of Technology Dalian 116000 China Department of Electronic Communication and Technology Shenzhen Institute of Information Technology Shenzhen 518000 China

增材制造技术凭借其生产几何复杂结构(如晶格结构)的能力而广受欢迎.在航天航空和汽车领域轻量化设计中,晶格结构具有极大的优势.众所周知,振动问题是航天航空结构设计广泛关注的问题之一,为了避免结构动力破坏,有必要开展结构振动频率... 详细信息

增材制造技术凭借其生产几何复杂结构(如晶格结构)的能力而广受欢迎.在航天航空和汽车领域轻量化设计中,晶格结构具有极大的优势.众所周知,振动问题是航天航空结构设计广泛关注的问题之一,为了避免结构动力破坏,有必要开展结构振动频率研究,尤其是结构自振频率研究.本文针对一阶频率最大化问题,提出了一种维诺梯度随机晶格结构多尺度优化设计方法.首先,在微观尺度上进行了维诺随机晶格微观结构生成和分析.然后,采用无惩罚密度法进行宏观结构优化.最后,基于得到的相对密度分布和映射关系,重构了全尺度维诺梯度随机晶格结构.数值算例验证了该方法在维诺梯度随机晶格结构设计中的正确性和有效性,振动试验也验证了所提出的多尺度方法的有效性和优化的梯度晶格结构在结构动力响应方面的优势.

关键词：晶格结构最大化问题多尺度方法结构自振频率结构动力响应密度法微观尺度结构设计

颗粒振动分离的浮力计算折减修正法及数值模拟

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应用力学学报 2021年第5期38卷 1989-1994页

作者：张志雄修晨曦王雁然楚锡华武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 中信建筑设计研究总院有限公司武汉430014

颗粒材料在振动或流动情况下的分离行为如巴西果效应已经广为人知,为了解释这种分离行为已提出了渗透、对流、凝聚等一系列解释机制,但是尚未达成共识。本文研究颗粒上浮时所受的浮力,发现已有的大颗粒浮力计算方法无法解释大颗粒粒径... 详细信息

颗粒材料在振动或流动情况下的分离行为如巴西果效应已经广为人知,为了解释这种分离行为已提出了渗透、对流、凝聚等一系列解释机制,但是尚未达成共识。本文研究颗粒上浮时所受的浮力,发现已有的大颗粒浮力计算方法无法解释大颗粒粒径改变时上浮行为不同这一典型现象。为此引入粒径比对已有的大颗粒浮力计算方法进行了修正,并证明了其合理性。此外,还研究了局部阻尼系数、振幅、颗粒密度对压强分布的影响。结果表明:所建议的修正办法能正确地计算不同粒径比下大颗粒受到的浮力;随着局部阻尼系数的增大,压强最大值增大,压强曲线下降趋势由直线变为曲线;随着颗粒密度的增大,压强最大值增大,但压强曲线下降趋势变化并不明显;随着加载振幅的增大,压强最大值与下降趋势变化均不明显。

关键词：离散单法元颗粒动力学颗粒分离浮力机制

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颗粒材料的数值样本描述及生成方法评述

武汉大学学报（工学版） 2014年第5期47卷 671-679页

作者：楚锡华徐远杰武文华武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

考虑颗粒材料的宏细观力学行为对样本存在依赖性,从颗粒形状、颗粒粒径、颗粒级配、孔隙度、均匀性及细观结构等方面强调了颗粒材料离散单元模拟时对数值样本的要求.在此基础上综述了颗粒材料样本生成的规则排列方案和随机生成方案,重... 详细信息

考虑颗粒材料的宏细观力学行为对样本存在依赖性,从颗粒形状、颗粒粒径、颗粒级配、孔隙度、均匀性及细观结构等方面强调了颗粒材料离散单元模拟时对数值样本的要求.在此基础上综述了颗粒材料样本生成的规则排列方案和随机生成方案,重点描述了随机生成方案中的构造算法和动力生成技术.从计算量等方面讨论了不同方案的优缺点,并评述了不同方案生成的颗粒材料数值样本的孔隙度和级配等特征及其适用性.最后对颗粒材料数值样本生成技术的发展方向和相关研究提出了展望.

关键词：离散单元法颗粒材料数值样本生成方案

基于离散元法的SLM刮刀倾角对粉末铺展行为的影响研究

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力学学报 2024年第3期56卷 774-784页

作者：李雯刘其鹏高月华楚锡华张昭王振军南昌航空大学江西省航空构件成形与连接重点实验室南昌330063 武汉大学土木工程学院武汉430072 大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉... 详细信息

刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉层质量的影响规律.根据颗粒分布及运动特征将粉堆颗粒体系划分为底层区、斜坡区、刮刀影响区和内部区4个区域.针对各区域进行铺粉过程动力学机理的深入研究,包括颗粒运动轨迹和速度场、刮刀前方剪切带、颗粒间力链分布及演化等.研究发现:刮刀倾角小于0时,颗粒体系难以形成完整的环流运动,剪切带较小,流向沉积层的颗粒较少,颗粒间强力链较少,刮刀间隙前方易形成力拱导致颗粒堵塞,进而形成空斑使得沉积层的致密度和均匀性较低.刮刀倾角大于0时,颗粒体系的环流运动较充分,剪切带较大,流向沉积层的颗粒增多,随倾角增大强力链增多,刮刀压实作用增强,有利于沉积层致密度和均匀性的提高.本研究为优化工艺参数、提高粉层沉积质量提供了理论基础.

关键词：选区激光熔化离散单元法铺粉过程刮刀倾角流动机理

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裂纹对悬臂梁力学响应影响的扩展有限元模拟

武汉大学学报（工学版） 2009年第2期42卷 223-226,259页

作者：楚锡华刘辉陈龙徐远杰武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

扩展有限元继承了传统有限元的优点,在求解以裂纹扩展等为代表的一类不连续力学问题时具有明显的优势.主要探讨了含裂纹单元的积分域剖分,应用Fortran语言开发了相应的程序代码.以悬臂梁结构为例探讨了裂纹以及裂纹扩展对其力学响应的影... 详细信息

扩展有限元继承了传统有限元的优点,在求解以裂纹扩展等为代表的一类不连续力学问题时具有明显的优势.主要探讨了含裂纹单元的积分域剖分,应用Fortran语言开发了相应的程序代码.以悬臂梁结构为例探讨了裂纹以及裂纹扩展对其力学响应的影响,数值结果表明了程序开发的正确性.

关键词：扩展有限元强间断问题裂纹扩展数值模拟

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薄板T型焊残余应力数值模拟与试验研究

热加工工艺 2017年第3期46卷 238-241,245页

作者：刘胜楚锡华徐远杰何勇武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

基于ABAQUS计算软件建立了薄板T型焊的三维有限元模型,采用Goldak双椭球移动热源模型,运用热-弹-塑性力学的顺序耦合计算方法模拟得到薄板T型焊的焊接残余应力、温度场及变形。为了验证数值计算方法的有效性,进行了Q235钢薄板T型双边焊... 详细信息

基于ABAQUS计算软件建立了薄板T型焊的三维有限元模型,采用Goldak双椭球移动热源模型,运用热-弹-塑性力学的顺序耦合计算方法模拟得到薄板T型焊的焊接残余应力、温度场及变形。为了验证数值计算方法的有效性,进行了Q235钢薄板T型双边焊接试验,采取通孔法测量了焊件给定测点的残余应力。结果表明:数值模拟得到的焊接残余应力峰值大小和分布规律与试验结果吻合较好。

关键词： T型焊残余应力顺序耦合通孔法

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高混凝土重力坝孔口应力非线性数值模拟

计算机辅助工程 2010年第2期19卷 20-25页

作者：徐远杰楚锡华陈龙武汉大学工程力学系武汉430072

为准确描述重力坝孔口应力分布,提出高混凝土重力坝孔口应力的非线性数值计算分析整体方案.首先对坝体进行线性计算获得孔口应力分布规律及峰值以便于配筋,然后基于损伤塑性模型对孔口剖面作非线性应力应变分析,考察钢筋应力及其止裂效... 详细信息

为准确描述重力坝孔口应力分布,提出高混凝土重力坝孔口应力的非线性数值计算分析整体方案.首先对坝体进行线性计算获得孔口应力分布规律及峰值以便于配筋,然后基于损伤塑性模型对孔口剖面作非线性应力应变分析,考察钢筋应力及其止裂效果.以某钢筋混凝土重力坝工程为背景,依据规范简化混凝土单轴应力—应变曲线,在Abaqus平台上对中孔的3个剖面进行非线性有限元分析,考察中孔在坝体自重和内水压力作用下的结构特性和损伤分布规律等,并重点探讨损伤区域的演化及钢筋应力等问题.结果表明数值模拟结果与模型试验有较好的一致性,可为同类型工程的数值计算和设计提供一定借鉴.

关键词：重力坝钢筋混凝土塑性损伤模型应力应变 Abaqus