检索结果-内蒙古大学图书馆

北京理工大学学报 2023年第1期43卷 36-44页

作者：水小平王斌马士洲胡德强程万影刘铖北京理工大学宇航学院北京100081 军事科学院防化研究院北京102205 淮南皖淮机电股份有限公司安徽淮南232000 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

研究压发装置的精确建模与产品性能优化问题.基于绝对节点坐标方法的缩减板单元对压发装置电路板进行建模,通过实验确定电路板的材料参数及支撑弹簧与触发装置的非线性刚度特性,采用非线性力–位移关系建立了支撑弹簧与触发装置力学模型... 详细信息

研究压发装置的精确建模与产品性能优化问题.基于绝对节点坐标方法的缩减板单元对压发装置电路板进行建模,通过实验确定电路板的材料参数及支撑弹簧与触发装置的非线性刚度特性,采用非线性力–位移关系建立了支撑弹簧与触发装置力学模型,搭建了压发装置结构的精确有限元模型;设计了压发装置加载实验系统,采用实验数据验证了上述有限元模型的正确性.根据目标触发载荷范围,优化了压发装置中支撑弹簧的刚度及长度参数.数值模拟直接指导了压发装置参数设计,并已成功应用于型号研制.

关键词：绝对节点坐标方法压发装置加载实验系统参数优化

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拉伸加载下PBX炸药力学性能的分子动力学模拟

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高压物理学报 2022年第4期36卷 125-132页

作者：高飞艳刘睿陈鹏万龙瑶陈军北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京大学应用物理与技术中心北京100871

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大... 详细信息

采用分子动力学方法研究了拉伸加载下HMX基PBX界面力学行为的应变率依赖性。模拟结果显示,PBX的拉伸强度和弹性模量随着应变率的增加而增大。HMX-F2311的断裂方式与应变率相关:初始应变主要集中于黏结剂F2311,在低应变率下形成了一条大致垂直于加载方向的主裂纹;随着拉伸应变率的增加,破坏路径将分布在整个模型上;PBX的断裂失效是由于黏结剂F2311的脱粘。在单轴拉伸加载过程中,HMX-F2311的势能随拉伸应变率的增加而迅速增大,尤其在高应变率拉伸加载下,范德华力相互作用对势能的演变起到了决定性作用。分子动力学模拟揭示了应变率对HMX-F2311界面微观结构、力学行为和断裂损伤机制的影响,对PBX的设计、制备和安全使用具有重要意义。

关键词：聚合物黏结炸药单轴拉伸力学行为断裂机理分子动力学

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基于SE(3)群局部标架的5/6 Dofs CB壳单元

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力学学报 2022年第3期54卷 746-761页

作者：张腾刘铖张志娟刘绍奎北京理工大学宇航学院北京100081 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京空间飞行器总体设计部北京100094

基于李群局部标架(local frame of Lie group,LFLG)的多柔体系统动力学建模方法可自然消除刚体运动带来的几何非线性,使系统的广义弹性力、广义惯性力及其雅可比矩阵满足刚体运动的不变性.本文融合李群局部标架思想和基于连续体(continu... 详细信息

基于李群局部标架(local frame of Lie group,LFLG)的多柔体系统动力学建模方法可自然消除刚体运动带来的几何非线性,使系统的广义弹性力、广义惯性力及其雅可比矩阵满足刚体运动的不变性.本文融合李群局部标架思想和基于连续体(continuum-based,CB)的壳理论,提出基于SE(3)群局部标架的5自由度(degrees of freedom,Dofs)CB壳单元.与SE(3)群局部标架下几何精确壳单元相比,该单元大大简化了插值带来的复杂性,离散应变张量自然满足客观性.同时,该单元在线性化过程中不存在有限元离散与变分操作先后顺序的问题,进一步简化了广义弹性力及其雅可比矩阵的计算.为方便处理组合体结构,在5 Dofs CB壳单元基础上,通过中面变形梯度张量的极分解建立壳单元中面运动与自转(drilling)自由度之间的关系,提出基于SE(3)群局部标架的6 Dofs CB壳单元.为提高单元收敛精度,采用Hellinger-Reissner两场变分原理缓解单元面内闭锁,采用假设自然应变(assumed natural strain,ANS)法缓解横向剪切闭锁.通过5个静力学算例验证了CB壳单元的收敛精度,通过一个动力学算例验证了CB壳单元可消除刚体运动带来的几何非线性.

关键词：李群局部标架 SE(3)群几何非线性 CB壳理论闭锁缓解技术

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基于JASMIN平台的复合材料方舱SE快速评估

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强激光与粒子束 2021年第5期33卷 45-52页

作者：钟金逾刘强闫丽萍赵翔孟雪松周海京四川大学电子信息学院成都610065 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

在时域有限差分(FDTD)法中采用亚网格边界条件(SGBC)法对复合材料薄层结构进行建模,可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBCFDTD算法,通过对复合材料薄层结构的自动建模和适... 详细信息

在时域有限差分(FDTD)法中采用亚网格边界条件(SGBC)法对复合材料薄层结构进行建模,可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBCFDTD算法,通过对复合材料薄层结构的自动建模和适配,实现对复合材料薄层的快速并行化处理。利用所开发的并行SGBC-FDTD算法计算分析了含不同电磁特性复合材料薄层方舱在0.1~1.0 GHz内的电磁屏蔽效能,结果表明采用并行SGBC-FDTD算法的计算结果与全波分析软件计算结果吻合完好,且计算效率显著提升。

关键词：并行化复合材料亚网格边界条件法时域有限差分法屏蔽效能

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计算流体力学的时空观:模型的时空关联性及算法的时空耦合性

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空气动力学学报 2021年第1期39卷 92-110页

作者：李杰权北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术中心北京100871

流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性... 详细信息

流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性的涵义,建立有限体积格式的基本原理,阐述算法时空耦合的必要性,实现流体力学基本控制方程物理建模与有限体积格式数学原理的统一。在实践中,给出时空耦合高精度数值方法设计思路,利用算例比较它与时空解耦方法的差别。期望通过时空观的建立,对未来计算流体力学的算法研究提供帮助。

关键词：计算流体力学时空关联模型时空耦合算法积分平衡律有限体积方法时间区间通量广义黎曼问题解法器

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超热电子能量沉积的Fokker-Planck方程模拟

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计算物理 2023年第2期40卷 222-231页

作者：张华李明强彭力何民卿吴思忠周沧涛深圳技术大学先进材料测试技术研究中心广东深圳518118 深圳技术大学工程物理学院广东深圳518118 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐... 详细信息

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐标系下Fokker-Planck方程的有限体积算法,通过计算单能电子束在高密度等离子体中能量沉积和磁场产生过程,验证数值模拟程序。针对激光惯性聚变中超热电子的预加热效应,计算超热电子能量为单能和双麦氏分布情形下在靶丸中的能量沉积占比。

关键词：相对论Fokker-Planck方程电子束超热电子能量沉积

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基于时间演化响应面模型的JWL状态方程参数标定方法

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山东大学学报（理学版） 2024年第4期59卷 117-126页

作者：梁霄王朔王瑞利陈江涛山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

综合试验数据和建模与模拟结果,标定爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程中的唯象参数,对理解爆轰膨胀驱动过程和评价做功能力至关重要。时间演化代理模型能构建重要参数与系统响应量(system response quantity,SRQ)之间较为简洁的... 详细信息

综合试验数据和建模与模拟结果,标定爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程中的唯象参数,对理解爆轰膨胀驱动过程和评价做功能力至关重要。时间演化代理模型能构建重要参数与系统响应量(system response quantity,SRQ)之间较为简洁的函数关系,为描述爆轰动力行为和参数标定提供一种快速高精度算法。本文首先利用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)技术对爆轰产物JWL状态方程中的不确定参数进行抽样,选取有效数据并分成两组:第一组进行高分辨率仿真,使用具有自主知识产权爆轰数值软件CFD2D计算得到径向壁位置和径向壁速度,输出结果用于构建不确定JWL参数和SRQ之间的时间演化响应面模型;第二组用于评估时间演化代理模型的精确度。其次,定义代理模型与试验数据之间的残差,进而搜索最小残差获得最优参数。结果表明:将最优参数代入高分辨率模型后导出的SRQ的输出结果和试验数据吻合较好,从而完成了参数标定和模型确认。结果为武器型号设计和装备性能评估提供依据。

关键词：参数标定拉丁超立方抽样时间演化响应面模型法圆筒试验 JWL状态方程

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面向复杂几何模型的多级并行四面体网格生成算法

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国防科技大学学报 2021年第2期43卷 33-39页

作者：徐权刘田田冷珏琳杨洋郑澎中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳621900

高性能计算机的快速发展为数值模拟提供了必需的硬件环境,数值模拟领域对网格的需求已高达数十亿到数百亿量级,而网格生成作为数值模拟的重要一环,其发展则相对滞后,很难满足并行数值模拟求解器对大规模网格的需求。本文面向复杂几何模... 详细信息

高性能计算机的快速发展为数值模拟提供了必需的硬件环境,数值模拟领域对网格的需求已高达数十亿到数百亿量级,而网格生成作为数值模拟的重要一环,其发展则相对滞后,很难满足并行数值模拟求解器对大规模网格的需求。本文面向复杂几何模型提出一种多级并行四面体网格生成算法,该算法首先基于模型的几何特征建立网格的尺寸场,并基于尺寸场和几何实体间的邻接关系对几何实体进行分组,将分组后的几何实体分配到不同的计算节点,在计算节点间采用前沿推进法实现三角形面网格的并行生成,然后在计算节点内对三角形面网格进行二级区域分解,将分解后的子网格分配到各进程中,最后在进程内采用多线程并行方法实现四面体网格的并行生成。通过实际应用三峡大坝模型进行验证,该算法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数千处理器核上实现十亿规模高质量四面体网格的并行生成。

关键词：网格生成区域分解四面体网格并行计算

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用于腔体内电磁脉冲模拟的三维并行全电磁粒子方法

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强激光与粒子束 2021年第12期33卷 97-102页

作者：孟雪松李光荣赵振国燕朝叙张玲玉中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有... 详细信息

X射线辐照飞行器等腔体在其内部产生的腔体内电磁脉冲,会干扰其内部电子系统的正常工作,进而影响飞行器的运行和生存。介绍一种三维并行全电磁粒子方法,用于模拟X射线辐照腔体在其内部产生的瞬态电磁脉冲响应。在这一数值方法中,时域有限差分方法和Particle-in-Cell方法用来求解瞬态电磁场的产生和带电粒子运动之间的耦合关系,有效电流分配方法用来计算瞬态电磁场产生的源项。该方法基于JASMIN并行框架实现,可模拟含数亿网格和数亿粒子的三维腔体结构的内电磁脉冲响应,且具备大规模并行的优势。用这一方法来模拟圆柱腔体在X射线辐照下的腔体内电磁脉冲响应,其计算结果与文献结果吻合较好,验证了算法的有效性和正确性。

关键词：系统电磁脉冲腔体内电磁脉冲三维并行全电磁粒子方法 Particle-in-Cell方法

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U和UO2状态方程研究进展

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材料导报 2021年第1期35卷 82-95页

作者：简单朱燮刚刘瑜宋海峰赖新春中国工程物理研究院材料研究所绵阳621908 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100094 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

铀和二氧化铀都是核科学与核工程中的重要材料,长期以来都不缺乏对它们的状态方程的研究。它们生产、存储和使用的环境复杂,涵盖宽温、宽压、强辐照、表面辐射、氦泡演化等极端条件,需要从实验和理论出发获取不同温度和压力下的材料物性... 详细信息

铀和二氧化铀都是核科学与核工程中的重要材料,长期以来都不缺乏对它们的状态方程的研究。它们生产、存储和使用的环境复杂,涵盖宽温、宽压、强辐照、表面辐射、氦泡演化等极端条件,需要从实验和理论出发获取不同温度和压力下的材料物性,如晶体结构、相变行为、压缩性质、弹性性质与输运性质。此外,它们都属于强关联电子体系,拥有丰富的相图与奇特的物理性质,因此在实验与理论上研究它们的状态方程等物性具有极大的挑战性,该项研究一直属于前沿研究的热点。数十年来,人们采取各种实验手段,对铀和二氧化铀的热力学物性进行了测量;但由于铀及其化合物的特殊性质,相关实验研究工作仍存在一定程度上的困难。而另一方面,自1990年代以来,随着第一性原理方法的发展,使用密度泛函理论(DFT)方法对铀和二氧化铀物理性质展开计算的工作也不断涌现,不仅与实验工作相互验证,而且填补了实验条件无法企及的极端条件下的参数空白。随着计算机软硬件和数值算法的发展,相关DFT方法已经获得了较大突破,对铀和二氧化铀状态方程的描述也更为准确。其中,修正电子多体关联效应的动力学平均场方法(DMFT)以及修正声子振动能的平均场势方法(MFP)等算法是值得研究者进一步关注的。本文就20世纪以来对金属铀和二氧化铀实验和理论状态方程的研究进展进行了梳理,先后针对实验测量和理论计算两方面的晶体结构和相变行为、准静态压缩与冲击绝热压缩曲线、弹性力学、输运性质进行了概括总结,并探讨了二氧化铀晶体缺陷行为的相关研究工作。此外,本文还利用第一性原理方法对铀和二氧化铀的状态方程做了简要的计算,验证了已有公开文献中的结果,这将有助于后续研究。

关键词：状态方程铀二氧化铀第一性原理极端条件

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