2020年度《力学学报》“领跑者5000”论文_中国煤炭行业知识服务平台

2020年度《力学学报》“领跑者5000”论文

来源：力学学报

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 84个
关键词; 81位
专家; 20篇
论文; 4454IP
点击量; 2816次
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动载下裂纹应力强度因子计算的改进型扩展有限元法

作者(Author)：文龙飞, 王理想, 田荣

摘要：相较于常规扩展有限元法(extended finite element method, XFEM)，改进型扩展有限元法(improvedXFEM)解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题，在数量级上提升了总体方程的求解效率，克服了现有方法在动力学问题中的能量正确传递、动态应力强度因子数值震荡、精度低卜问题.本文基于改进型XFEM，采用Newmark隐式时问积分算法，重点研究了动载荷作用卜扩展裂纹尖端应力强度因子的求解方法，与静力学方法相比，增加了裂纹扩展速度项与惯性项的贡献.通过数值算例研究了网格单元尺寸、质量矩阵、时问步长、裂尖加强区域、惯性项、扩展速度项及相互作用积分区域J-domain的网格与单元尺寸对动态应力强度因子求解精度的影响，验证了改进型XFEM计算动态裂纹应力强度因子方法的有效性.针对文献中具有挑战性的`I型半无限长裂纹先稳定后扩展”问题，改进型XFEM给出目前为I卜精度最好的动态应力强度因子数值解.

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大跨度斜拉桥非线性振动模型与理论研究进展

作者(Author)：康厚军, 郭铁丁, 赵跃宇

摘要：斜拉桥的非线性动力学问题一自都是力学、结构和桥梁领域的研究热点.随着新材料(如碳纤维增强聚介物索)和新施工工艺的发展，斜拉桥的跨越能力小断得到提高，从而在桥梁建设中更具有竞争力.然而，斜拉桥跨度的增大和新材料的应用使结构变得更轻和更柔，使结构的非线性振动问题比以和更为突出，可能危及桥梁安全.基于课题组近年来对斜拉桥非线性动力学的研究，围绕大跨度斜拉桥的非线性建模理论及动力学问题，较为详细地评述近}一年来国内外的研究进展情况.主要从斜拉索非线性动力学模型、梁的非线性动力学模型、索一梁组介结构的非线性动力学模型、斜拉桥整体非线性动力学模型与理论、以及斜拉桥的非线性振动实验等几个方而对斜拉桥非线性建模方法、力学模型、数学模型、求解方法及相应研究成果进行评述和讨论。研究结果表明，斜拉桥山于多柔性索和大跨度梁的祸介问题，以及环境载荷的复杂性，导致其具有丰富的非线性动力学行为，同时山于高维非线性系统求解方法的欠缺，整体斜拉桥非线性动力学行为又相当复杂，深入研究面临很大困难。最后，基于未来斜拉桥的发展趋势和可能而临的突出问题，对斜拉桥非线性振动问题今后的发展方向进行了探讨和展望.。

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冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟

作者(Author)：章青, 顾鑫, 郁杨天

摘要：颗粒材料在冲击载荷作用下的动态力学行为是学术界关注的热点问题.新近问世的近场动力学(peridy-namics)理论将材料视为山大量有限体积和有限质量的物质点组成，基于非连续性和非局部作用假定建模，建立空间积分形式的运动方程，自然适应于颗粒材料动态力学行为的描述与分析.发展了描述颗粒间接触作用的物质点尺度的排斥力模型，考虑近场动力学方法中非局部长程力特征，改进了近场动力学中的初始微观弹脆性(prototype microelastic brittle, PMB)模型的本构力函数，并消除了原PMB模型中存在的“边界效应”问题。计算分析了冲击载荷作用下碳化钨陶瓷颗粒体系的动态力学响应，得到了小同冲击速度下颗粒体系的冲击波速，PD计算结果与试验结果高度一致;通过颗粒物质点尺度作用描述单颗粒尺度的接触作用，很好地再现了颗粒的转动与平动、颗粒挤压变形以及颗粒破碎等现象;刚性冲击板附近同时存在严重的颗粒破碎与轻微的颗粒损伤，远离冲击板的部分颗粒出现破损，且颗粒破碎主要是山颗粒间挤压、碰撞以及相对滑动剪切作用造成的.研究结果表明，所发展的计算模型和分析方法能很好地反映颗粒材料动态力学行为，具有广泛的应用价值。

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不同剪切率来流作用下柔性圆柱涡激振动数值模拟

作者(Author)：及春宁, 花阳, 许栋, 邢国源, 陈威霖

摘要：采用浸入边界法对细长柔性圆柱在线性剪切流条件下的涡激振动进行三维数值模拟.细长柔性圆柱振动采用三维索模型模拟，其两端铰接，质量比为6，长细比为50，无量纲顶张力为496.来流为线性剪切流，剪切率从。到0.024变化，最大雷诺数为250.研究发现:剪切流作用下柔性立管横流向振动表现为驻波模式，而顺流向振动表现为行波与驻波混合模式.随着剪切率增大，振动频谱呈现多频响应，振动能量逐渐向低频转移.阻力系数平均值随着展向变化，脉动阻力系数和升力系数的均方根值均表现为“双峰”模式.流固能量传递系数沿立管轴向的分布表明，振动激励区集中于高流速区，而振动阻尼区多位于低流速区.剪切率较小时，圆柱的泻涡为平行交叉模式;剪切率较大时，圆柱的泻涡为倾斜泻涡模式，且山于泻涡频率沿立管轴向变化、尾流发生涡裂现象、形成泻涡频率不同的胞格结构.

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