移动热源作用下基于分数阶应变的三维弹性体热-机响应

基于分数阶应变理论,研究了移动热源作用下三维弹性体的热 机动态响应.将分数阶应变理论下的控制方程应用于三维半空间模型,通过Laplace积分变换、双重Fourier变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了不同热源速度和不同分数阶参数下,无量纲温度、应力、应变和位移的分布规律.结果表明,分数阶应变参数对机械波影响显著而对热波影响有限,热源速度对热 机械波影响显著.     

基于分数阶热传导方程激光加热瞬态温度场研究

基于分数阶Taylor(泰勒)级数展开原理,建立单相延迟一阶分数阶近似方程,获得分数阶热传导方程.针对短脉冲激光加热问题建立分数阶热传导方程组,并运用Laplace(拉普拉斯)变换方法进行求解,给出非Gauss(高斯)时间分布的激光内热源温度场解析解.针对具体算例数值研究温度波传播特性.结果表明热传播速度与分数阶阶次有关,分数阶阶次增加,热传播速度减小,温度变化幅度增加.分数阶方程可以用于描述介于扩散方程和热波方程间的热传输过程,且对热传播机制与分数阶热传导方程中分数阶项的关系做了深入剖析.     

一类带有脉冲疫苗接种的分数阶SIS传染病模型的稳定性分析

分析了一类定时脉冲疫苗接种的分数阶SIS传染病模型的稳定性.基于分数阶比较定理,推导出脉冲分数阶SIS系统的平凡解是一致渐近稳定的.也就是说,疾病将会最终消亡.最后,通过仿真实例验证了理论结果的正确性,同时也仿真出分数阶参数和疫苗接种比例对疾病衰减速度的影响.这对预防和控制传染病的传播具有一定的理论指导作用.     

关于分数阶Maxwell淤泥模型及其在水波衰减问题中的应用

分数阶Maxwell模型可用来模拟粘弹性的海床淤泥．与传统的有理分式模型相比,分数阶Maxwell模型可以用更少的自由参数,较好地描述某些真实淤泥的流变特性．将该分数阶Maxwell模型用于研究淤泥与自由表面水波的相互作用,并得到了线形单色波的衰减率．从水波衰减率曲线中可观测到淤泥层的共振现象,共振时衰减率将达到峰值．对于线形单色波,其衰减率还可表示为各模态衰减率之和,从而可研究某一模态的运动对水波衰减的影响．模态分析表明,当某一模态运动引发共振时,总衰减率由该模态的模态衰减率决定．     

压电固体中弹性波传播的数学模型

依据动量定理、电荷守恒定律建立了弹性波在压电固体中传播的数学模型.不仅考虑了压电效应,也同时考虑了电流效应.在压电固体中同时存在机械位移场、极化电势场和电流场.求解波动方程,发现不考虑电流效应时,弹性波是非色散的;考虑电流效应后,弹性波是色散的.不仅如此,电流效应还导致弹性波的衰减.通过数值模拟,揭示了平衡载流子浓度对色散和衰减的影响规律.     

理想传导弹性体中能量耗散的磁-热-弹性波

广义能量耗散弹性理论(TEWED,G-NⅢ理论)广泛应用于均匀磁场作用下的时谐平面波在无限大的理想导电弹性体中传播的研究.提出了更普遍的有复杂参数的色散方程,通过运用Ieguerre 方法解决复杂条件下耦合磁-热-弹性波的问题,表明耦合磁-热-弹性波问题相当于改进的膨胀波及通过有限热波速度、热弹性耦合、热扩散率及外加磁场修正的、有限速度热波的传播问题.在G-NⅢ模型(TEWED)中,耦合磁-热-弹性波传播时发生衰减和色散,扩散的热量由热传播方程中的阻尼项考虑,而在G-N Ⅱ模型没有发生衰减和耗散.最后给出了类铜材料的数值结果.     

广义二阶流体涡流速度的衰减和温度扩散

将分数阶微积分运算引入到二阶流体的本构关系中,建立了带分数阶导数的广义二阶流体模型．研究了广义二阶流体涡流速度的衰减和温度扩散,利用分数阶导数的Laplace变换和广义Mittag-Leffler函数,得到了涡流速度场和温度场的精确解,分析了分数阶指数对涡流速度的衰减和温度扩散的影响．     

分数阶广义扰动热波方程的与泛函映射解

研究了一类分数阶广义非线性扰动热波方程.首先在典型分数阶热波方程情形下得到解,接着用泛函分析映射方法,求出了分数阶广义非线性扰动热波方程初始边值问题的任意次近似解析解.最后简述了它的物理意义.求得的近似解析解,弥补了单纯用数值方法得到的模拟解的不足.     

分数阶热弹理论下重力场对二维纤维增强介质的影响

基于Sherief等提出的分数阶广义热弹性耦合理论，研究了在热冲击作用下二维纤维增强弹性体的热弹性问题.考虑了重力对二维纤维增强线性热弹性各向同性介质的影响，建立了控制方程.运用正则模态法，经过数值计算，对控制方程进行求解，得到了不同分数阶参数和不同重力场下无量纲温度、位移和应力分量的表达式，以图形的方式展示了变量的分布规律并对结果展开了讨论.研究结果为:重力场和分数阶参数对纤维增强介质的位移及应力有着重要的影响，但对温度的影响有限.     

弹性半空间热冲击问题的广义热弹性解

基于Laplace变换技术及其极限定理,推导了基于分数阶积分的不同广义热弹性理论模型下弹性半空间受热冲击作用的渐近解,该渐近解可以准确地揭示热量在弹性体内传播的波动特性,并可以捕捉到受热冲击作用在弹性波波前位置处产生的阶跃现象.通过对热冲击下弹性波的传播及热弹性响应的渐近求解及结果分析,比较了不同广义热弹性理论对于热冲击问题的预测能力,并揭示了热传输能力的不同对于热弹性行为的影响.     

各向异性粘弹性多孔介质中平面波的传播

讨论了弹性多孔介质中波的传播的（或许是）最一般的模型。考虑的介质是粘弹性的、各向异性的、多孔固体骨架，其各向异性可渗透的孔隙中充满着粘性液体。考虑一般类型的各向异性，并且介质中的衰减波作为非均质波处理。对介质中4种衰减波中的每一种，将复慢矢量分解定义为相速度、均质衰减、非均质衰减和衰减角。用一个无量纲参数来度量非均质波与其均质波的区别。利用北海沙岩的数值模型，分析传播方向、非均质参数、频率范围、各向异性对称性、骨架滞弹性和孔隙流体粘度，对该类介质中波传播特性的影响。     

分数阶广义扰动热波方程

研究了一类分数阶广义非线性扰动热波方程.首先用奇异慑动方法,求出了分数阶广义非线性扰动热波方程初始边值问题的任意次近似解析解.然后利用泛函分析不动点定理证明了它的一致有效性,最后简述了它的物理意义.求得的近似解析解,弥补了单纯用数值方法求模拟解的不足.     

脉冲波作用下的高超音速非定常流动模拟及影响研究

采用高阶精度有限差分方法模拟了快声波脉冲扰动作用下的高超音速非定常流场,分析了脉冲波与高超音速流场的相互干扰,并应用Fourier频谱分析研究扰动波在边界层的发展．结果表明:来流脉冲扰动波与激波及边界层强烈相互作用,弓形激波明显向内弯曲,激波后扰动波被显著放大;来流扰动波与弓形激波干扰形成的边界层外的扰动波和近壁面内形成的边界层扰动波存在明显分界．钝锥头部参数扰动幅值要远大于其他位置参数扰动幅值．在边界层内的发展阶段,一些扰动模态持续增长,一些扰动模态被过滤掉,不再增长,甚至衰减,而也有一些扰动模态先衰减再增长．总的来说,在钝锥头部低频扰动模态为主导模态,随着扰动从流场上游向下游发展,总扰动模态中的低频模态成份和高频模态成份所占的比例开始转变,高频模态成分显著地增大．     

微极热弹性无限板的轴对称自由振动

研究了在应力自由和刚性固定边界条件下,无能量耗散的均匀、各向同性微极热弹性无限板的轴对称自由振动波的传播,导出了相应的对称和斜对称模态波传播的闭合式特征方程和不同区域的特征方程.对短波的情况,应力自由热绝缘和等温板中对称和斜对称模态波传播的特征方程退化为Rayleigh表面波频率方程.根据导出的特征方程得到了热弹性、微极弹性和弹性板的结果.在对称和斜对称运动中计算了板的位移分量幅值、微转动幅值和温度分布,给出了对称和斜对称模式的频散曲线,并示出了位移分量和微转动幅值和温度分布的曲线.能够发现理论分析和数值结论是非常一致的.     

SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射

利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射问题.通过对偶积分方程求解,得到声子场和相位子场应力、位移的解析表达式,同时给出了裂纹尖端标准动应力强度因子的定义.数值算例表明随着裂纹传播速度、裂纹长度、入射角、入射波频率增大,裂纹尖端标准动应力强度因子也在增大.当裂纹长度的增大到一定值时,裂纹的传播速度对标准动应力强度因子影响逐渐减小.研究结果在工程材料应用中有一定的参考价值.     

多孔弹性层的刚性边界对扭转表面波传播的影响

根据介质的力学性能,正如Cowin及Nunziato一样,导出多孔弹性层覆盖在多孔弹性半空间上时,研究其刚性边界对扭转表面波传播的影响.导出了速度方程并对其结果进行了讨论.发现介质中可能存在两类扭转表面波阵面,而Dey等(Tamkang Journal of Science and Engineering,2003,6(4):241-249.)给出的没有刚性边界面时,存在3类扭转表面波阵面.研究还揭示,多孔弹性层中Love波也可能随同扭转表面波一起存在.值得注意的是,刚性边界面多孔弹性层中Love波的相速度,不同于自由边界面多孔弹性层中的相速度.实际观察到扭转波的色散性,以及速度随着振荡频率的增大而减小.     

动脉中脉搏波传播分析

将血管简化为弹性管,并考虑组织对血管壁的约束,利用力学方法建立血液流过血管的力学模型．通过理论分析对脉搏波在血管中的传播规律进行研究,同时分析了血液粘性、血管壁弹性模量、管径对波的传播的影响．通过对考虑血液粘性和不考虑血液粘性的结果比较,发现血液的粘性对脉搏波的传播的影响不能忽略,并且当弹性模量增大时,传播速度增大,血流的压力值增高;血管直径减小时,血流压力也增高,脉搏波速度增大．理论分析得到的结果也有助于利用脉搏波的信息来分析和辅助诊断一些人体疾病的病因．     

具弱非线性耗散的Bresse系统解的能量衰减

本文研究了一维有界区域上三个波动方程都具有非线性阻尼的Bresse系统解的能量衰减估计.利用乘子法,通过一个加权积分不等式,证明了该Bresse系统解的能量衰减估计,这类非线性阻尼在原点有多项式增长阶,但不要求等速波传播条件.     

CGMY模型下 的欧式外汇期权定价

修正传统有效市场假说,重新假设外汇汇率存在扩散和跳跃,并结合CGMY模型,采用傅里叶变换方法,推导出了CGMY模型下欧式外汇期权价格满足的分数阶偏微分方程(FPDE).尽管因分数阶偏导数引发的“全局性”很难处理,仍然推导出CGMY模型下欧式外汇期权的定价公式及其满足的平价公式.同时,引入一个新的缩放参数m来控制指数函数的增长率以克服被积函数衰减引起的计算困难,使其与Lévy密度函数的衰减在速度上达到一个平衡.最后,从数学与金融意义上分析了关键参数变化对欧式外汇期权价格的影响.     

一类分数阶非线性波方程的精确解及应用

基于分离变量的思想构造了分数阶非线性波方程含常系数的解的形式.在用待定系数法求解时,根据原方程确定假设解中的待定参数,得到具体解的表达式.利用该方法求解了3个非线性波方程,即分数阶CH(Camassa-Holm)方程、时间分数阶空间五阶Kdv-like方程、分数阶广义Ostrovsky方程.比较简便地得到了这些方程的精确解.文献中关于整数阶非线性波方程的结果成为本文结果的特例.通过数值模拟给出了部分解的图像.对能够通过待定系数法求出精确解的分数阶微分方程所应满足的条件进行了阐述.