http://lxjz.xml-journal.net/ Advances in Mechanics lxjz@m.koryoan.com lxjz@m.koryoan.com en lxjz@m.koryoan.com 1000-0992 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-2012-6-20120600?pageType=en 力学进展. 2012 42(6): 0-0. 力学进展. 2012 42(6): 0-0. 《力学进展》2012年42卷6期中英文目录 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 0-0. article doi:10.6052/1000-0992-2012-6-20120600 10.6052/1000-0992-2012-6-20120600 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-2012-6-20120600?pageType=en 0 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-168?pageType=en 范天佑 本文对固体准晶力学性能和准晶数学弹性, 塑性, 断裂以及有关研究的进展作了评论, 尤其对材料常数和塑性变形行为的测量, 一维、二维、三维准晶弹性理论, 动力学、非线性、缺陷理论、准晶弹性新型偏微分方程的推导和精确分析解, 复分析方法, 变分原理和有限元方法, 有限差分方法这些宏观问题和它们的数学方法进行了分析, 同时对准晶晶格动力学问题的数学理论也作了初步讨论. 近来在软物质中发现了12 次和18次对称准晶, 意义重大, 这里也做了初步介绍. 文中重点讨论此领域最近这些年来中国科学工作者的工作. 力学进展. 2012 42(6): 675-691. 范天佑 本文对固体准晶力学性能和准晶数学弹性, 塑性, 断裂以及有关研究的进展作了评论, 尤其对材料常数和塑性变形行为的测量, 一维、二维、三维准晶弹性理论, 动力学、非线性、缺陷理论、准晶弹性新型偏微分方程的推导和精确分析解, 复分析方法, 变分原理和有限元方法, 有限差分方法这些宏观问题和它们的数学方法进行了分析, 同时对准晶晶格动力学问题的数学理论也作了初步讨论. 近来在软物质中发现了12 次和18次对称准晶, 意义重大, 这里也做了初步介绍. 文中重点讨论此领域最近这些年来中国科学工作者的工作. 力学进展. 2012 42(6): 675-691. 准晶数学弹性理论和某些有关研究的进展(下) 范天佑 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 675-691. article doi:10.6052/1000-0992-11-168 10.6052/1000-0992-11-168 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-168?pageType=en 675 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-052?pageType=en 王企鲲, 孙仁 当随机散布细颗粒的流体以低<em>Re</em>数层流流入直管时, 经过一段距离的流动后, 这些颗粒会被稳定地聚集在一个离管道中心固定距离的同心圆环位置上运动. 这种运动特征被称为颗粒“惯性聚集”现象. 该现象表明: 在相应的<em>Re</em>数管流中, 颗粒除受到流体沿主流方向的驱动力同时, 还受到垂直于主流的横向力的作用. 这种横向力是使颗粒产生聚集运动现象的主要原因, 被认为是由于流场的惯性力对颗粒的作用. 力学进展. 2012 42(6): 692-703. 王企鲲, 孙仁 当随机散布细颗粒的流体以低<em>Re</em>数层流流入直管时, 经过一段距离的流动后, 这些颗粒会被稳定地聚集在一个离管道中心固定距离的同心圆环位置上运动. 这种运动特征被称为颗粒“惯性聚集”现象. 该现象表明: 在相应的<em>Re</em>数管流中, 颗粒除受到流体沿主流方向的驱动力同时, 还受到垂直于主流的横向力的作用. 这种横向力是使颗粒产生聚集运动现象的主要原因, 被认为是由于流场的惯性力对颗粒的作用. 力学进展. 2012 42(6): 692-703. 管流中颗粒“惯性聚集”现象的研究进展及其在微流动中的应用 王企鲲, 孙仁 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 692-703. article doi:10.6052/1000-0992-12-052 10.6052/1000-0992-12-052 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-052?pageType=en 692 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-003?pageType=en 杨丽, 周益春, 齐莎莎 耐高温、高隔热的热障涂层(thermal barrier coatings, TBCs) 技术因为能降低基底的工作温度, 提高 发动机的性能与热效率, 已经成为了航空发动机的关键热防护技术. 航空发动机在飞行过程中, 将不可避免地 受到燃烧室内各种杂质及外来颗粒的撞击, 从而发生冲蚀失效, 这一失效已成为制约TBCs 服役性能及其安 全应用的关键问题. 本文介绍了TBCs 冲蚀破坏机理的实验研究、有限元模拟、理论分析、试验模拟系统以及 实验检测技术方面的最新成果, 展望了TBCs 冲蚀机理研究的重点. 力学进展. 2012 42(6): 704-721. 杨丽, 周益春, 齐莎莎 耐高温、高隔热的热障涂层(thermal barrier coatings, TBCs) 技术因为能降低基底的工作温度, 提高 发动机的性能与热效率, 已经成为了航空发动机的关键热防护技术. 航空发动机在飞行过程中, 将不可避免地 受到燃烧室内各种杂质及外来颗粒的撞击, 从而发生冲蚀失效, 这一失效已成为制约TBCs 服役性能及其安 全应用的关键问题. 本文介绍了TBCs 冲蚀破坏机理的实验研究、有限元模拟、理论分析、试验模拟系统以及 实验检测技术方面的最新成果, 展望了TBCs 冲蚀机理研究的重点. 力学进展. 2012 42(6): 704-721. 热障涂层的冲蚀破坏机理研究进展 杨丽, 周益春, 齐莎莎 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 704-721. article doi:10.6052/1000-0992-12-003 10.6052/1000-0992-12-003 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-003?pageType=en 704 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-161?pageType=en 聂万胜, 程钰锋, 车学科 介质阻挡放电(DBD) 等离子体流动控制技术适用于低速工况, 具有结构简单、动态响应快等优点, 受到了国内外学术界及工业界的高度重视. 近20 年来, 很多学者对DBD 等离子体流动控制进行了研究, 在机 理和应用上都取得了很多有意义的结论. 本文首先分析了介质阻挡放电及其气动激励基本原理; 然后分别对近 年来DBD 等离子体流动控制机理和应用研究进展进行了综述, 并总结提出3 个主要气动激励机理; 最后对该 领域今后的工作提出了几点建议. 力学进展. 2012 42(6): 722-734. 聂万胜, 程钰锋, 车学科 介质阻挡放电(DBD) 等离子体流动控制技术适用于低速工况, 具有结构简单、动态响应快等优点, 受到了国内外学术界及工业界的高度重视. 近20 年来, 很多学者对DBD 等离子体流动控制进行了研究, 在机 理和应用上都取得了很多有意义的结论. 本文首先分析了介质阻挡放电及其气动激励基本原理; 然后分别对近 年来DBD 等离子体流动控制机理和应用研究进展进行了综述, 并总结提出3 个主要气动激励机理; 最后对该 领域今后的工作提出了几点建议. 力学进展. 2012 42(6): 722-734. 介质阻挡放电等离子体流动控制研究进展 聂万胜, 程钰锋, 车学科 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 722-734. article doi:10.6052/1000-0992-11-161 10.6052/1000-0992-11-161 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-161?pageType=en 722 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-096?pageType=en 蔡建超, 郁伯铭 自发渗吸是发生在多孔介质里的一种常见自然现象, 存在于众多工程应用和自然科学领域, 多孔介质 中自发渗吸的基本静力学和动力学问题已成为当前国际研究的热点课题之一. 本文综述了传统理论研究中的 Lucas{Washburn(LW) 模型, Terzaghi 模型, Handy 模型, Mattax 和Kyte 无因次时间标度模型, Aronofsky 归 一化采收率标度模型以及近十年最新研究进展, 分析了渗吸机理判别参数研究, 简述了数值模拟研究及渗吸率 影响机理的实验研究现状, 总结了基于分形理论研究多孔介质自发渗吸的最新进展, 并展望了多孔介质以及裂 缝性双重多孔介质中牛顿流体和非牛顿流体自发渗吸研究的方向和课题. 力学进展. 2012 42(6): 735-754. 蔡建超, 郁伯铭 自发渗吸是发生在多孔介质里的一种常见自然现象, 存在于众多工程应用和自然科学领域, 多孔介质 中自发渗吸的基本静力学和动力学问题已成为当前国际研究的热点课题之一. 本文综述了传统理论研究中的 Lucas{Washburn(LW) 模型, Terzaghi 模型, Handy 模型, Mattax 和Kyte 无因次时间标度模型, Aronofsky 归 一化采收率标度模型以及近十年最新研究进展, 分析了渗吸机理判别参数研究, 简述了数值模拟研究及渗吸率 影响机理的实验研究现状, 总结了基于分形理论研究多孔介质自发渗吸的最新进展, 并展望了多孔介质以及裂 缝性双重多孔介质中牛顿流体和非牛顿流体自发渗吸研究的方向和课题. 力学进展. 2012 42(6): 735-754. 多孔介质自发渗吸研究进展 蔡建超, 郁伯铭 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 735-754. article doi:10.6052/1000-0992-11-096 10.6052/1000-0992-11-096 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-11-096?pageType=en 735 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-068?pageType=en 胡平, 夏阳 拟协调元是有限元中十分重要的、具有特色的一种列式体系. 拟协调元列式简单、灵活, 统一了协 调元、非协调元等列式方法. 在列式中, 拟协调元将几何方程和平衡方程同时弱化, 并强调基函数在有限元空 间中的重要作用; 借助对位移和应变离散精度的控制, 拟协调元保障了单元的收敛性, 并可以利用泰勒展开校 核进行简便直接的收敛性分析. 研究者们利用拟协调元已经构造了大量的优秀的单元, 并广泛地应用到结构问 题、流体流动问题、非线性分析、稳定性和破坏分析等方面. 这些工作集中体现了拟协调元的理论价值和工程 应用价值. 对拟协调列式方法、列式理论和已发表文献中的主要拟协调单元进行了总结. 最后对拟协调的研究 工作进行了展望. 力学进展. 2012 42(6): 755-770. 胡平, 夏阳 拟协调元是有限元中十分重要的、具有特色的一种列式体系. 拟协调元列式简单、灵活, 统一了协 调元、非协调元等列式方法. 在列式中, 拟协调元将几何方程和平衡方程同时弱化, 并强调基函数在有限元空 间中的重要作用; 借助对位移和应变离散精度的控制, 拟协调元保障了单元的收敛性, 并可以利用泰勒展开校 核进行简便直接的收敛性分析. 研究者们利用拟协调元已经构造了大量的优秀的单元, 并广泛地应用到结构问 题、流体流动问题、非线性分析、稳定性和破坏分析等方面. 这些工作集中体现了拟协调元的理论价值和工程 应用价值. 对拟协调列式方法、列式理论和已发表文献中的主要拟协调单元进行了总结. 最后对拟协调的研究 工作进行了展望. 力学进展. 2012 42(6): 755-770. 拟协调元研究综述 胡平, 夏阳 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 755-770. article doi:10.6052/1000-0992-12-068 10.6052/1000-0992-12-068 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-068?pageType=en 755 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-040?pageType=en 葛建立, 杨国来, 吕加 同几何分析(isogeometric analysis) 是当前工程分析的一种发展趋势, 有可能对计算机辅助工程(CAE) 产生重大影响. 同几何分析的思想是采用计算机辅助设计(CAD) 的几何语言, 如NURBS(non-uniform rational B-spline) 几何替代拉格朗日插值作为分析计算的基础. 这种看似简单的几何语言变化, 消除了困扰CAE 多年 的瓶颈问题, 开启了一条紧密联系分析、设计和优化的新途径. 本文论述了同几何分析的产生背景、理论、优 点及其在各个领域的应用. 系统总结了同几何分析在NURBS, T 样条基函数构建, 非结构化网格构建, 有效 积分方法, 曲面修剪技术, 网格细化等基础理论方面的进展, 以及在板壳问题、大变形问题、流固耦合、结构优 化、接触问题、生物力学、温度场和电磁场等领域的应用, 展示了同几何分析相对于标准多项式插值有限元法 的优势. 力学进展. 2012 42(6): 771-784. 葛建立, 杨国来, 吕加 同几何分析(isogeometric analysis) 是当前工程分析的一种发展趋势, 有可能对计算机辅助工程(CAE) 产生重大影响. 同几何分析的思想是采用计算机辅助设计(CAD) 的几何语言, 如NURBS(non-uniform rational B-spline) 几何替代拉格朗日插值作为分析计算的基础. 这种看似简单的几何语言变化, 消除了困扰CAE 多年 的瓶颈问题, 开启了一条紧密联系分析、设计和优化的新途径. 本文论述了同几何分析的产生背景、理论、优 点及其在各个领域的应用. 系统总结了同几何分析在NURBS, T 样条基函数构建, 非结构化网格构建, 有效 积分方法, 曲面修剪技术, 网格细化等基础理论方面的进展, 以及在板壳问题、大变形问题、流固耦合、结构优 化、接触问题、生物力学、温度场和电磁场等领域的应用, 展示了同几何分析相对于标准多项式插值有限元法 的优势. 力学进展. 2012 42(6): 771-784. 同几何分析研究进展 葛建立, 杨国来, 吕加 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 771-784. article doi:10.6052/1000-0992-12-040 10.6052/1000-0992-12-040 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-040?pageType=en 771 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-054?pageType=en 孙旗霞, 杨宁宁, 蔡小兵, 胡更开 实施月球表面探测时, 月表尘埃物质容易在探测设备表面沉积并造成严重不利影响. 近年来交变电场 除尘方法被认为是在月表进行尘埃防护的有效手段, 但要使该方法实用化, 仍需要弄清除尘的机理, 确定相关 影响的因素, 以便进行优化设计. 本文从实现交变电场的电帘出发, 分别介绍电帘表面的交变电场分布、颗粒 在电帘表面的受力状态、颗粒群运动过程中的摩擦电荷分布、颗粒运动的模拟方法、颗粒运动过程、除尘效 率和能耗的理论和实验研究, 并对自清洁太阳能电池板系统的设计与制备进行了总结. 对颗粒的起跳过程、静 电的生成和除尘效率影响因素等普遍关注的问题进行了细致的讨论和总结, 指出了颗粒的带电量对起跳过程 的关键作用. 最后, 对该除尘防尘存在的问题进行了归纳, 并展望了该领域的发展趋势. 力学进展. 2012 42(6): 785-803. 孙旗霞, 杨宁宁, 蔡小兵, 胡更开 实施月球表面探测时, 月表尘埃物质容易在探测设备表面沉积并造成严重不利影响. 近年来交变电场 除尘方法被认为是在月表进行尘埃防护的有效手段, 但要使该方法实用化, 仍需要弄清除尘的机理, 确定相关 影响的因素, 以便进行优化设计. 本文从实现交变电场的电帘出发, 分别介绍电帘表面的交变电场分布、颗粒 在电帘表面的受力状态、颗粒群运动过程中的摩擦电荷分布、颗粒运动的模拟方法、颗粒运动过程、除尘效 率和能耗的理论和实验研究, 并对自清洁太阳能电池板系统的设计与制备进行了总结. 对颗粒的起跳过程、静 电的生成和除尘效率影响因素等普遍关注的问题进行了细致的讨论和总结, 指出了颗粒的带电量对起跳过程 的关键作用. 最后, 对该除尘防尘存在的问题进行了归纳, 并展望了该领域的发展趋势. 力学进展. 2012 42(6): 785-803. 基于交变电场的月表除尘方法研究进展 孙旗霞, 杨宁宁, 蔡小兵, 胡更开 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 785-803. article doi:10.6052/1000-0992-12-054 10.6052/1000-0992-12-054 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-054?pageType=en 785 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000.0992-11-080?pageType=en 何政, 蒋碧聪 将现代结构地震性能模拟与试验分为整体结构模拟试验和子结构模拟试验两类. 在此基础之上详细 讨论了混合模拟试验的基本概念背景及其应用与发展现状. 结合面相对象有限元程序OpenSees 的高层程序 架构和并行计算程序架构, 详细论述了基于OpenSees 的4 种混合模拟试验系统, 并简要介绍了多尺度一体化 混合建模的概念与应用. 证明基于商业或非商业有限元软件平台开展混合模拟试验是可行的; 混合模拟试验 所要处理的核心问题是如何将不同的有限元软件平台以及各个试验站点的设备联系起来, 并实现相互之间的 协同工作. 混合模拟试验在强震作用下结构连续倒塌问题的研究中具有一定的优势. 指出混合模拟试验这一 新技术的实质性发展离不开目前所强调的多学科之间的无缝融合. 力学进展. 2012 42(6): 804-820. 何政, 蒋碧聪 将现代结构地震性能模拟与试验分为整体结构模拟试验和子结构模拟试验两类. 在此基础之上详细 讨论了混合模拟试验的基本概念背景及其应用与发展现状. 结合面相对象有限元程序OpenSees 的高层程序 架构和并行计算程序架构, 详细论述了基于OpenSees 的4 种混合模拟试验系统, 并简要介绍了多尺度一体化 混合建模的概念与应用. 证明基于商业或非商业有限元软件平台开展混合模拟试验是可行的; 混合模拟试验 所要处理的核心问题是如何将不同的有限元软件平台以及各个试验站点的设备联系起来, 并实现相互之间的 协同工作. 混合模拟试验在强震作用下结构连续倒塌问题的研究中具有一定的优势. 指出混合模拟试验这一 新技术的实质性发展离不开目前所强调的多学科之间的无缝融合. 力学进展. 2012 42(6): 804-820. OpenSees 混合模拟试验技术发展与应用 何政, 蒋碧聪 Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 804-820. article doi:10.6052/1000.0992-11-080 10.6052/1000.0992-11-080 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000.0992-11-080?pageType=en 804 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-065?pageType=en Brian Dean, Bharat Bhushan 快速游动的鲨鱼, 其皮肤表面沿流动方向有序地排列着沟槽状结构, 人们认为这种结构能在湍流流动 中减小表面摩擦阻力. 人们仿真这种生物结构来进行实验研究和应用, 通过复制和改善鲨鱼皮肤表面沟槽状 结构, 使得摩擦阻力最大减小了近10%. 在实验和模拟仿真中, 人们不断讨论和研究湍流流动阻力的形成机制 和沟槽减阻的理论特性. 本文综述了沟槽减阻理论特性的一些研究方法, 并且归纳定义了沟槽减阻最优几何 形状及其尺寸; 详细考虑流体流动的特点, 给出了一种用来选择最优沟槽形状及其尺寸的方法; 综述了目前的 沟槽加工制造技术. 由于鲨鱼皮肤表面存在少量黏液, 从仿生学的角度, 文章最后综述并展望了通过局部应用 疏水性材料来改变沟槽附近流场属性, 从而达到更大程度上减小阻力的目标. 力学进展. 2012 42(6): 821-836. Brian Dean, Bharat Bhushan 快速游动的鲨鱼, 其皮肤表面沿流动方向有序地排列着沟槽状结构, 人们认为这种结构能在湍流流动 中减小表面摩擦阻力. 人们仿真这种生物结构来进行实验研究和应用, 通过复制和改善鲨鱼皮肤表面沟槽状 结构, 使得摩擦阻力最大减小了近10%. 在实验和模拟仿真中, 人们不断讨论和研究湍流流动阻力的形成机制 和沟槽减阻的理论特性. 本文综述了沟槽减阻理论特性的一些研究方法, 并且归纳定义了沟槽减阻最优几何 形状及其尺寸; 详细考虑流体流动的特点, 给出了一种用来选择最优沟槽形状及其尺寸的方法; 综述了目前的 沟槽加工制造技术. 由于鲨鱼皮肤表面存在少量黏液, 从仿生学的角度, 文章最后综述并展望了通过局部应用 疏水性材料来改变沟槽附近流场属性, 从而达到更大程度上减小阻力的目标. 力学进展. 2012 42(6): 821-836. 湍流流动中鲨鱼皮表面流体减阻研究进展 Brian Dean, Bharat Bhushan Personal use only, all commercial or other reuse prohibited 力学进展. 2012 42(6): 821-836. article doi:10.6052/1000-0992-12-065 10.6052/1000-0992-12-065 力学进展 42 6 http://lxjz.xml-journal.net/article/doi/10.6052/1000-0992-12-065?pageType=en 821

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