水中目标强度的一致性时域有限差分计算

本文应用一致性时域有限差分法（FDTD）和近场-远场变换计算散射声目标的反射声压强度，找出反射声压级与目标声中心到换能器间距离的关系。数值计算中考虑了自由场和有海面及海面波浪影响时的不同情况。根据声源和目标的几何特征对入射波和散射波分别作了球面和柱面扩散修正，并将计算结果与水池实验结果进行了比较。本文的讨论可对水下目标强度测量方法提供参考。     

Euler梁有限差分模型的振动逆问题

本文用变步长的二阶差分格式建立了Euler 梁的离散模型,并找出了与之等价的弹簧-质点-刚杆系统。在此基础上,研究了Euler 梁离散模型频谱的性质,讨论了由全频谱数据构造Euler 梁截面参数的问题,简化了已有的算法,并用这一算法计算了数值算例,对结果作了初步分析。     

边缘场发射体的非正交有限差分算法模拟

对边缘场致发射三极管进行了模拟，采用的模型为“鸡尾酒怀”结构。在静电分析中引入了一种新的数值计算方法－非正交曲线坐标系下的有限差分算法。由于取的坐标轴与边界重合，所以该方法能有效地处理任间形状的场致发射体。     

随钻电磁波测井响应时域有限差分数值模拟

应用时域有限差分法研究了随钻电磁波测井在各向异性地层中的响应特性和瞬态传播特性,计算了单轴和双轴电各向异性地层中的随钻电磁波测井响应,分析电各向异性地层参数变化(垂直电导率和水平电导率)、频率变化等对测井响应的影响。研究结果为随钻电磁波测井在电各向异性地层中的响应解释提供了理论基础。     

分数阶Nernst-Planck方程的有限差分/谱元法求解

Nernst-Planck方程是用来描述在离子浓度梯度C及电场V共同存在的情况下,穿过渗透膜的离子(如钙,钾,钠,氯,镁等)流J的方程。但是,计算Nernst-Planck方程的数值解会遇到一些困难。本文考虑用以描述神经细胞中离子反常扩散现象的电缆型简化的分数阶Nernst-Planck方程,提出了一个时间有限差分/空间谱元法对该方程进行数值求解。我们给出了数值方法的详细构造过程以及实现方法。结果表明数值解在空间方向上具有指数阶收敛精度,在时间方向上具有2?α阶精度。最后,通过计算一个具有实际背景参数的问题说明所提方法的潜在应用。     

海洋涡旋地震成像的时域有限差分仿真

传统的水声建模方法只考虑水中声波的折射影响,忽略了水层间的声反射,因此不能对反射波地震勘探的海水分层结构成像结果进行分析。文章首先建立了基于时域有限差分的低频宽带脉冲信号传输预报模型,该模型考虑海水分层结构的声反射影响,通过数值求解波动方程计算低频宽带脉冲信号近距离传播过程中的时域波形;其次将某次海上多道地震测量的水文条件作为输入环境参数,计算了近海面地震勘探接收阵所接收的气枪低频脉冲信号时域波形;最后按照反射波地震勘探处理流程,对接收阵信号在共反射点进行相干累加和地震成像,所得到的海水分层结构成像结果与海上多道测量成像结果符合较好。仿真结果验证了水层声反射对海水分层结构反射波地震成像的影响。     

边缘场致发射体的非正交有限差分算法模拟

对边缘切致发射三极管进行了模拟，采用的模型为“鸡尾酒杯”结构。在静电分析中引入了一种新的数值计算方法──非正交曲线坐标系下的有限差分算法。由于取的坐标轴与边界重合。所以该方法能有效地处理任意形状的场致发射体。给出了电场强度和发射电流与几何因子的关系及I－U特性曲线。     

时域有限差分法研究骨传导超声特性

自发现通过骨传导人可以感知超声以来,骨传导超声技术已被应用于助听中。为进一步了解骨传导超声特性,采用时域有限差分(FDTD)法,在单耳激励和双耳激励的情况下,计算超声经骨传导在头内形成的声场。仿真实验结果表明:双耳超声激励没有普通双耳听觉的定位能力,而单耳超声激励可同时激励双耳耳蜗。因此,单耳骨传导超声助听的效果可能比双耳骨传导超声助听的效果好。     

层合板在压剪载荷下屈曲分析的三角有限差分法

本文利用J.M.Housner和M.Stein采用过的、具有以较少的自由度获得较精确结果优点的三角有限差分方法,对复合材料加筋层合板的总位能表达式进行单元划分后的差分变换,再利用能量变分原理导出以差分节点挠度为未知特征向量、外加均布载荷为未知特征值的矩阵形式的屈曲控制方程。对在简支、固支或用挠曲弹簧和弯曲弹簧模拟的弹性支持情况下,承受面内单向压力、剪切或压、剪联合载荷作用的复合材料加筋层合板进行了有效的屈曲分析。文中对以上几种情况进行了数值计算,计算结果同实验结果吻合良好。     

垂直有限线源二维地电场有限差分正演研究

地表向井中金属套管施加一个大电流，电流大多通过地表无水泥胶结井段和射孔井段流向地层，在地下地层中形成一个非均匀电流场，对井中直流电场分布规律进行研究，通过测量地表的电位分布可以反映地下电阻率的分布。在水泥胶结井段，由于水泥的致密性，与射孔井段的地层相比水泥胶结的井段是高阻的。本文通过给定一个地下电阻率分布模型，用二维有限差分法求解地下各节点的电位分布。     

冷轧纯钛带分层缺陷分析

利用宏观观察、金相、显微硬度测试等方法,对冷轧纯钛带分层缺陷进行了总结分析。分析结果表明,冷轧纯钛带分层缺陷,是由铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中形成的中心缩孔缩松、气孔及硬α相缺陷引起的。     

EB锭焊管用TA2冷轧钛带制备技术研究

TA2薄壁钛焊管具有比强度高、耐腐蚀、生产效率高、换热效果好等优点,被广泛应用于核电、化工、海水淡化等领域。本研究采用短流程、低成本电子束冷床熔炼炉EB扁锭制备焊管用TA2冷轧钛带卷,并对其组织性能进行分析。结果表明:采用EB锭制备的TA2冷轧钛带卷横向强度低、伸长率及表面硬度高,可有效避免焊管弯曲成型过程中表面划伤、磨痕等成型缺陷,满足薄壁焊管使用需求。     

生产工艺对08Al钢冷轧薄板冲压性能影响的研究

通过冷轧及热处理试验，借助于三维取向分布函数（ＯＤＦ６织构分析，对０８Ａｌ钢冷轧薄板冲压性能进行了系统的研究，得出不同轧制工艺，再结晶退火制度，对０８Ａｌ冷轧薄板冲压性能的影响规律，为制订０８Ａｌ钢冷轧薄板的生产工艺制度提供了有利依据。     

热处理温度对SPCC冷轧钢带组织及力学性能的影响

对SPCC冷轧钢带进行不同温度的热处理,热处理温度为550、600、650、700、750℃,保温时间5 min,然后快速水冷。研究不同热处理温度对SPCC冷轧钢带组织及力学性能的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,SPCC冷轧钢带的屈服强度及抗拉强度升高,延伸率则降低,洛氏硬度增大。经550、600℃热处理后的SPCC冷轧钢带的金相组织为铁素体+球粒状珠光体,经750℃热处理后的金相组织则为铁素体+岛状珠光体。     

冷轧薄板表面斑迹缺陷控制研究

对冷轧成品斑迹形成原因进行了分析,应用快赢法与深入分析法研究了表面斑迹的防范措施。结果表明:平整液的p H值保持在大于等于7且小于等于9,浓度维持在大于2.4%且小于等于4%的情况下,能保障产品产量,平整液混合箱温度需控制在50℃以上可减少表面斑迹的产生。     

冷轧低碳钢带人工时效与自然时效行为分析

通过对冷轧低碳钢带进行自然时效和人工时效后性能测试及组织观察,分析自然时效时间和人工时效加热温度、保温时间对其性能的影响。结果表明:冷轧低碳钢带在自然时效情况下,6个月开始出现屈服平台;强度、硬度有所提高,断后伸长率、r值、n值呈下降趋势。人工时效条件下,加热温度高于150℃,保温10min开始出现屈服平台;250℃加热,保温5min后出现较长的屈服平台,屈服强度显著提高,显微组织中铁素体基体上的游离渗碳体量显著增加。     

7075铝合金冷搓成形本构关系及有限元分析应用研究

目的 研究7075铝合金在高应变速率下的本构关系,并将其应用于有限元仿真分析中,以实现对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程的精确预测。方法 利用霍普金森压杆(SHPB)实验获得7075铝合金在1 000~4 500 s⁻¹应变速率下的真实应力-应变曲线。结合静态压缩实验在0.001 s⁻¹应变速率下的结果构建了优化的Johnson-Cook(J-C)本构模型,并应用有限元仿真对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程进行模拟预测。结果 当应变速率由0.001 s⁻¹上升至3 000 s⁻¹时,7075铝合金的屈服强度增长较少,但当应变速率由3 000 s⁻¹上升至4 500 s⁻¹时,屈服强度提高了45 MPa。利用优化的J-C本构模型对真实应力进行预测,其平均相对误差与相关系数分别为0.35%和0.999 2。有限元分析结果显示,在成形过程中,铆钉零件任意部位的最大应变速率基本低于4 500 s⁻¹。外形预测结果与实际测量值的最大绝对误差为0.08 mm,最大相对误差为3.45%。结论 当应变速率由3 000 s⁻¹上升至4 500 s⁻¹时,7075铝合金展现出了明显的应变率强化效应,优化的J-C本构模型能够准确预测7075铝合金在0.001 ~4 500 s⁻¹应变速率范围内的真实应力。将其应用于有限元分析能够准确预测7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程。     

有限差分法和数值模拟在热轧带钢层流冷却中的应用

针对传统的热轧带钢层流冷却卷曲温度控制中数学模型的固有缺陷，分别采用了差分方程和有限元数值模拟的方法，建立带钢厚度方向上的温度场。结果表明：考虑带钢与介质的热交换的同时再考虑带钢内部的热传导是必要的，为定量地描述计算值与实测值之间的偏差提供了参考。     

TA18管周期式冷轧过程的有限元模拟

基于DEFORM-3D有限元分析软件,对TA18钛合金管材周期式冷轧成形过程进行了数值模拟,建立了管材周期式冷轧成形弹塑性有限元模型,通过对给定条件下管材周期式冷轧成形过程的研究,获得了轧制过程金属流动情况、应力场的分布及变化规律,以及成形载荷-行程曲线,进而揭示了管材周期式冷轧成形规律,为管材周期式冷轧工艺的优化设计提供了参考。     

A Numerical Comparison of Finite Difference and Finite Element Methods for a Stochastic Differential Equation with Polynomial Chaos

A numerical comparison of finite difference (FD) and finite element (FE) methods for a stochastic ordinary differential equation is made. The stochastic ordinary differential equation is turned into a set of ordinary differential equations by applying polynomial chaos, and the FD and FE methods are then implemented. The resulting numerical solutions are all non-negative. When orthogonal polynomials are used for either continuous or discrete processes, numerical experiments also show that the FE method is more accurate and efficient than the FD method.