检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第1期74卷 78-84页

作者：张凤国王言金王裴王欣欣北京应用物理与计算数学研究所北京100094

构建耦合材料微介观结构信息的物理模型是损伤力学的发展趋势,同时也能不断促进数值计算方法、实验技术以及理论研究的发展.因缺乏微介观尺度孔洞分布特征的演化信息,目前的层裂损伤模型不仅在极端加载条件下的应用受到制约,同时也无法... 详细信息

构建耦合材料微介观结构信息的物理模型是损伤力学的发展趋势,同时也能不断促进数值计算方法、实验技术以及理论研究的发展.因缺乏微介观尺度孔洞分布特征的演化信息,目前的层裂损伤模型不仅在极端加载条件下的应用受到制约,同时也无法有效提供一些工程中十分关注的材料损伤与最后材料破碎颗粒度之间的关联信息,因而迫切需要发展反映损伤材料内部微介观孔洞分布特征变化规律的层裂损伤模型.通过对孔洞成核过程中各种影响因素的分析,结合孔洞早期增长的特点,同时考虑到解析求解方便,本文给出了基于余弦函数形式的孔洞成核概率分布函数,采用新的孔洞成核概率函数的解析计算结果不仅与分子动力学计算的孔洞数随时间变化结果相符,而且与损伤发展早期的金属钽层裂实验结果也符合得很好,也就是说,采用新的孔洞成核概率函数可以在一定程度上反映层裂损伤早期微孔洞分布特征的变化规律.

关键词：层裂损伤孔洞成核孔洞分布特征冲击加载

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含He泡液态金属铝的动态拉伸断裂机制与损伤模型

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金属学报 2025年第4期61卷 643-652页

作者：周婷婷赵福祺周洪强张凤国殷建伟北京应用物理与计算数学研究所

为揭示辐照缺陷（如He泡）对液态金属动态断裂的影响，并发展相应的损伤理论模型，本工作采用分子动力学模拟和连续介质力学理论计算研究了宽应变率范围内含He泡液态金属铝的动态拉伸断裂行为。模拟结果表明，在3.0×10～6～3.0... 详细信息

为揭示辐照缺陷（如He泡）对液态金属动态断裂的影响，并发展相应的损伤理论模型，本工作采用分子动力学模拟和连续介质力学理论计算研究了宽应变率范围内含He泡液态金属铝的动态拉伸断裂行为。模拟结果表明，在3.0×10～6～3.0×10～9 s-1应变率范围内，He泡增长是导致液态金属断裂的物理机制；在极高应变率下(如3.0×1010s-1)，除He泡增长，也观察到孔洞成核、增长，但He泡增长仍占据主导地位。He泡增长过程可分为快速增长和较慢增长2个阶段，该阶段性增长特征不受应变率影响，但He泡增长速率随着应变率的升高而显著增加。与液态纯Al相比，含He泡液态金属铝的动态拉伸强度显著降低，该差异在极高应变率下有所减小。进一步发展了含He泡液态金属的损伤断裂模型，采用该模型的理论计算结果与微观模拟结果在宽应变率范围内相符。

关键词：动态断裂 He泡液态金属分子动力学损伤模型

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基于简易冲击分解模型的爆轰驱动硅橡胶数值模拟及实验解读

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爆炸与冲击 2025年第1期45卷 123-132页

作者：刘军殷建伟张凤国北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了反映爆轰驱动下硅橡胶发生冲击分解反应的物理过程,提出了一种简易的硅橡胶冲击分解模型。基于该模型,对爆轰驱动含硅橡胶夹层钢板实验进行了模拟,并分析解读了钢板的自由面速度。结果表明,实验中硅橡胶发生了冲击分解反应,导致钢... 详细信息

为了反映爆轰驱动下硅橡胶发生冲击分解反应的物理过程,提出了一种简易的硅橡胶冲击分解模型。基于该模型,对爆轰驱动含硅橡胶夹层钢板实验进行了模拟,并分析解读了钢板的自由面速度。结果表明,实验中硅橡胶发生了冲击分解反应,导致钢板的自由面速度曲线出现了首次起跳中间速度平台及首次起跳速度峰值降低的现象。受硅橡胶冲击分解影响,首次入射波压力将在临界冲击分解压力附近弛豫一段时间,再继续升高至最高压力。该压力波作用于钢板的自由面后,出现了自由面速度在中间速度平台停留一段时间,之后继续升高至速度峰值的现象。硅橡胶冲击分解后的气相物质可压缩性较高,首次加载波内较多的能量被用于压缩气体做功,导致首次波传播至自由面时能量衰减,峰值压力降低,首次起跳速度峰值降低。

关键词：硅橡胶爆轰驱动冲击分解分解压力

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动态响应和屏蔽效应对稠密等离子体中电子离子能量弛豫的影响

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物理学报 2025年第3期74卷 51-57页

作者：林成亮何斌吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京100088

非平衡稠密等离子体中电子离子能量弛豫对理解惯性约束聚变、实验室等离子体和天体物理中的非平衡演化以及宏观热力学和输运性质至关重要.受密度及温度等环境效应的影响,等离子体中多种物理效应之间的竞合作用共同主导电子离子能量弛豫... 详细信息

非平衡稠密等离子体中电子离子能量弛豫对理解惯性约束聚变、实验室等离子体和天体物理中的非平衡演化以及宏观热力学和输运性质至关重要.受密度及温度等环境效应的影响,等离子体中多种物理效应之间的竞合作用共同主导电子离子能量弛豫过程.本文从量子Lenard-Balescu动理学方程出发,建立了考虑电子和离子集体激发及其耦合效应的能量弛豫模型,并在此基础上采用电子离子解耦、静态极限和长波近似构建了不同的简化模型,系统研究了静态屏蔽、动态屏蔽、电子和离子等离激元激发及其耦合等效应对电子离子能量弛豫的影响机制.通过不同模型之间的对比,发现电子离子集体激发之间的耦合效应以及中等波长和短波区间的屏蔽效应对温热稠密等离子体中电子离子能量弛豫有着显著的影响.这一结论表明,准确描述等离子体中的动态响应和屏蔽效应将制约着相关物理体系中非平衡演化建模的精确性和有效性.

关键词：能量弛豫温热稠密物质等离子体屏蔽等离子体动态响应

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辐射,电子和离子能量方程组耦合计算的二阶时间精度分裂算法

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计算物理 2025年第2期42卷 202-210页

作者：李双贵杨容北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用二阶向后微分公式时间离散,分别耦合迭代算子分裂方法和微分算子分裂方法,构造辐射输运和电子、离子能量方程组二阶时间精度离散方法。采用相同时间精度离散格式,迭代算子分裂方法数值误差小于微分算子分裂方法。与一阶向后Euler时... 详细信息

采用二阶向后微分公式时间离散,分别耦合迭代算子分裂方法和微分算子分裂方法,构造辐射输运和电子、离子能量方程组二阶时间精度离散方法。采用相同时间精度离散格式,迭代算子分裂方法数值误差小于微分算子分裂方法。与一阶向后Euler时间离散方法比较,数值解误差相当时,二阶时间精度的迭代算子分裂方法时间步长大一个量级,计算量几乎没有增加,程序实现容易且健壮性好,可有效提高ICF物理模型数值模拟的计算效率。

关键词：辐射输运 3T(电子、离子和辐射)模型二阶时间精度迭代算子分裂方法微分算子分裂方法

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基于CIMI模型的高空核爆电子环向分布演化过程模拟研究

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物理学报 2025年第6期74卷 287-297页

作者：罗哲楷孙强谢伦濮祖荫宗秋刚刘鹰周前红傅绥燕北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

高空核爆过程会向内磁层注入大量相对论性电子,形成人工辐射带,这些高能电子可能对航天器造成显著影响.本文利用CIMI模型(comprehensive inner magnetosphere-ionosphere model)模拟研究了核爆注入的电子由局地集中分布向环向均匀分布... 详细信息

高空核爆过程会向内磁层注入大量相对论性电子,形成人工辐射带,这些高能电子可能对航天器造成显著影响.本文利用CIMI模型(comprehensive inner magnetosphere-ionosphere model)模拟研究了核爆注入的电子由局地集中分布向环向均匀分布演化的过程,揭示了人工辐射带形成过程中电子团表现出的螺旋包围、环向膨胀与扩散均匀的行为特征.对初始时刻集中在L=1:1—2:2、环向覆盖1个时区左右的核爆电子进行的数值模拟表明,核爆注入电子主要通过螺旋包围过程演化至环向均匀分布,扩散作用的贡献相对较小.电子注入后,在地球磁场的约束下做自西向东环绕地球的漂移运动.外侧电子漂移速度更快,因此注入电子团会在环向上剪切拉伸,以螺旋线结构包围地球.此外,研究还发现螺旋结构的形成过程伴随有电子的环向膨胀,主要由漂移过程中能量色散和投掷角色散机制驱动.不同能量和投掷角的电子漂移速度不同,因此逐渐环向分离,造成环向分布范围扩展,填充螺旋结构的间隙.在通过形成螺旋结构与环向膨胀包围地球后,核爆注入的高能电子进一步通过扩散作用演变为环向均匀分布的结构,形成相对稳定的人工辐射带.

关键词：高空核爆人工辐射带 Fokker-Planck 方程电子扩散

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求解接触问题鞍点系统的一类两网格预处理方法

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北京理工大学学报 2025年第3期45卷 248-255页

作者：段晓宇安恒斌中国工程物理研究院研究生院北京100088 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高性能数值模拟软件中心北京100088

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法... 详细信息

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法,在精确求解粗网格系统时实现单次收敛.此外,构造的粗网格算子具有对称正定性,能有效反映接触约束条件.数值实验结果表明,该方法仅需要较少的迭代次数即可收敛,在多种接触模型中表现出较高的计算效率,其计算时间相比于SIMPLE方法最多可减少80%.同时,该方法在不同的接触约束条件下仍保持较强的健壮性,且适用于大规模计算.

关键词：接触力学迭代法线性方程组鞍点系统两网格预处理

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耐事故核燃料UN抗氧化机制与性能增强的研究进展

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工程科学学报 2025年第4期47卷 682-696页

作者：张钰赵旭文张玉娟杨宇吕文婷刘晓光褚明福杨振亮许靖堃葛昌纯北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院材料研究所绵阳621900

氮化铀具有高铀密度、高热导率和高熔点等优点,被认为是最有潜力的耐事故核燃料之一.尽管氮化铀在核能安全等方面展现出极高的应用价值,但高温抗氧化性能和腐蚀性能不佳是其作为候选耐事故核燃料亟需解决的问题.针对氮化铀基核燃料在堆... 详细信息

氮化铀具有高铀密度、高热导率和高熔点等优点,被认为是最有潜力的耐事故核燃料之一.尽管氮化铀在核能安全等方面展现出极高的应用价值,但高温抗氧化性能和腐蚀性能不佳是其作为候选耐事故核燃料亟需解决的问题.针对氮化铀基核燃料在堆内服役条件下的低抗氧化性能,本文总结了氮化铀在空气中的氧化反应过程和提升氮化铀核燃料抗氧化性能的方法,具体包括采用高耐腐蚀陶瓷烧结形成保护屏障、添加合适的金属元素合金化、表面涂层技术等方法.重点讨论了氮化铀与各种陶瓷抗氧化相包括二氧化铀,二硅化三铀和其他陶瓷抗氧化相烧结形成复合燃料的抗氧化性能.其中,氮化铀-二氧化铀型复合燃料相比于氮化铀在高温和高压蒸汽环境下具有更高的氧化起始温度,显示出较高的抗氧化性能.因此重点探索了氮化铀-二氧化铀型复合燃料成分和微观结构对抗氧化性能影响的微观机制以及改进措施.三氮化二铀相的生成在提高氮化铀-二氧化铀抗氧化性能方面起到关键作用,但其高温稳定性仍存在争议.另外,本文还归纳了当前氮化铀基新型燃料在抗氧化性能提升研究方面亟需解决的科学问题.

关键词：耐事故燃料氮化铀抗氧化性能二氧化铀三氮化二铀

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高能离子在稠密等离子体中的能量沉积和电子离子能量分配

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物理学报 2025年第9期74卷 124-132页

作者：李子健林成亮吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京100088

高能粒子在等离子体中的能量沉积及其导致的电子离子能量分配对理解惯性约束聚变的点火和燃烧过程至关重要.基于量子动理学的T矩阵扩展模型,本文研究了宽广温度密度区间的能量沉积和电子能量分配因子.相较于基于小角度散射的阻止本领模... 详细信息

高能粒子在等离子体中的能量沉积及其导致的电子离子能量分配对理解惯性约束聚变的点火和燃烧过程至关重要.基于量子动理学的T矩阵扩展模型,本文研究了宽广温度密度区间的能量沉积和电子能量分配因子.相较于基于小角度散射的阻止本领模型,T矩阵扩展模型能考虑由大角度库仑散射及其累积过程带来的横向偏转效应.首先研究了横向偏转效应对电子能量分配因子的影响,然后计算了宽温度密度区间的电子能量分配因子,基于这些数据的分析发展了适用于惯性约束聚变模拟的电子能量分配因子拟合表达式.研究发现,考虑横向偏转效应会给电子能量分配因子带来约27.5%的差异.这一结论表明,准确描述高能粒子能量沉积过程中的大角度库仑散射及其累积效应带来的横向偏转会影响惯性约束聚变点火和燃烧模拟的精确性.

关键词：能量沉积电子离子能量分配非理想等离子体惯性约束聚变

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基于残差神经网络的激光转塔气动光学效应快速预测

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计算物理 2025年第2期42卷 160-170页

作者：陈周纬宇任翔张飞舟名谷同祥中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

采用残差神经网络对来流Ma∞在0.3~0.8范围内球柱型激光转塔模型的稳态流场开展机器学习,建立此范围内任意来流条件下的亚声速/跨声速流场预测,并针对不同视场角下的光束波前畸变评估此模型的预估精度。学习模型可再现转塔流动中的边界... 详细信息

采用残差神经网络对来流Ma∞在0.3~0.8范围内球柱型激光转塔模型的稳态流场开展机器学习,建立此范围内任意来流条件下的亚声速/跨声速流场预测,并针对不同视场角下的光束波前畸变评估此模型的预估精度。学习模型可再现转塔流动中的边界层、流动分离以及分离剪切层等流动特征,尤其包括跨声速流动中的非锚定激波间断现象。基于预测流场计算的不同视场角下的波前分布与根据传统计算流体力学(CFD)模拟流场的结果基本一致。该机器学习方法为工程领域中激光转塔气动光学效应自适应校正提供了策略。

关键词：激光转塔气动光学效应跨声速流动机器学习残差神经网络

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