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期刊信息/Journal information
计算力学学报
大连理工大学 中国力学学会
计算力学学报

大连理工大学 中国力学学会

钟万勰

双月刊

1007-4708

jslxxb@dlut.edu.cn

0411-84708744，84709559

116024

大连市甘井子区凌工路2号（大连理工大学校内）

计算力学学报/Journal Chinese Journal of Computational MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部批准、由教育部主管、中国力学学会和大连理工大学联合主办的专业学术性期刊，1984年2月创刊，公开发行，2003年起由季刊改为双月刊。它是在我国计算力学这门新学科有了相当发展的情况下由中国科学院资深院士、国际计算力学协会发起人之一、前中国力学学会理事长钱令希教授主持创办的，编委会由全国计算力学界的专家组成，钱令希教授任主编。1997年更名为《计算力学学报》，中国科学院院士、国际计算力学协会执行委员会委员钟万勰教授任主编。2001年, 第四届编委会组成, 新一届编委会有12名院士,并充实了一批目前活跃在国内外力学界的年轻专家、学者、学科带头人。
正式出版
收录年代

    序

    廉艳平易敏
    807页
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    金属增材制造的多物理场物质点有限元法

    李明健陈嘉伟廉艳平
    808-815页
    查看更多>>摘要：金属增材制造过程涉及复杂的热-流-固强耦合问题,对数值模拟算法的精度和效率提出了巨大的挑战.针对该问题,本文提出了多物理场物质点有限元法.该方法采用结构化背景网格、有限单元和物质点离散求解各物理场,通过分区求解和界面耦合的方式实现热-流-固耦合求解.对于潜在熔化区域和未发生熔化的区域,分别采用物质点和有限元离散,结合了两者在求解材料特大变形和小变形问题上的各自优势,能够在保证计算精度的前提下有效提升计算效率.数值算例表明了本文算法的热-流-固多场耦合计算精度、相比于已有算法的高效性以及物质点和有限元离散区域界面处温度和应力的连续性.本文工作为金属增材制造过程多物理场耦合问题提供了一种高效的数值模拟方法.

    多物理场流固耦合物质点法有限元法增材制造

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    选区激光熔化过程熔池缺陷的形成机理研究

    周翔江五贵李琦陈韬...
    816-821,850页
    查看更多>>摘要：采用三维高保真计算流体动力学模型,研究了镍基高温合金GH4169在SLM过程中的熔池流动和缺陷形成过程,揭示了剥蚀和球化等缺陷的形成机理.结果表明,熔池的驱动力主要为马兰戈尼力和表面张力,马兰戈尼力促使熔池由内而外流动,而表面张力导致熔池由外向内流动.剥蚀现象一般出现在熔池附近,当剥蚀区域较小时,剥蚀呈周期性出现和消失.而当剥蚀区域较大时,少量的熔融液体无法填充大区域的剥蚀,导致表面质量退化.当熔池的长深比小于3.4时,在高温区(马兰戈尼力为主要驱动力)与低温区(表面张力为主要驱动力)的交界处更容易发生球化现象.研究成果有助于指导工艺优化提升选区激光熔化成形件的表面质量.

    选区激光熔化计算流体动力学镍基高温合金熔池缺陷表面质量

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    基板温度对激光增材制造熔池特征影响的数值模拟研究

    钱学海赵吕李振环
    822-829页
    查看更多>>摘要：激光粉末床熔融增材制造技术具备成形自由度高和制造周期短等优势,在航空航天和生物医疗领域复杂结构一体化成形中展现出卓越潜力.激光粉末床熔融工艺涉及极高的升温、冷却速率和极强的温度梯度,不可避免地在构件内产生热应力和残余应力,严重损害构件的力学性能.因此,选取合理的工艺参数,降低熔池区域温度梯度幅值,对提高成型件质量有着重要的意义.本文基于流体动力学方法,使用多相流方法追踪粉末形状变化,考虑了反冲压力和马兰戈尼效应,计算分析了熔池流动行为和基板温度对温度梯度的影响.结果表明,熔池边界的温度梯度显著高于熔池内部,提高基板初始温度可有效降低温度梯度幅值,有望减小热应力和残余应力.

    激光粉末床熔化流体动力学熔池温度梯度

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    基于离散元与相场法的激光选区熔化数值模拟

    常珂梁晨光易敏
    830-836页
    查看更多>>摘要：在激光选区熔化制造过程中,多物理场耦合特征明显,涉及传热、相变、熔池流动以及晶粒生长等复杂的物理现象,给质量调控带来了极大挑战.本文基于离散元法与相场法,提出了集成粉床-熔池-微结构演化的计算框架,实现激光选区熔化的高保真数值模拟.首先,采用离散元模拟了辊筒铺粉过程,讨论了铺粉工艺参数对粉床质量的影响;其次,提出了热-流-微结构耦合的非等温相场模型,验证了相场模拟计算研究熔池气液两相流动行为的可行性,并研究了反冲压力和马兰戈尼效应对熔池行为的影响;最后,实现了铺粉-单层扫描的全过程仿真,再现了激光选区熔化过程中熔池的流动、凝固以及晶粒演化等现象.

    激光选区熔化铺粉相场法熔池微结构演化

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    基于晶粒形貌的增材制造力学行为数值模拟

    王艺飞陈静远张昭
    837-842页
    查看更多>>摘要：为了研究电弧增材制造中材料的各向异性力学行为,本文建立了双椭球热源模拟电弧增材制造过程中的温度场,建立Monte Carlo模型模拟增材层截面微观组织的变化,建立晶体塑性模型表征晶粒形貌对材料力学行为的影响规律,从而修正位错动力学模型,得到基于晶粒形貌特征的电弧增材制造中各向异性的力学行为数值模拟方法.修正后的位错动力学模型可以很好地反映出电弧增材制造工艺特征导致的材料各向异性行为,且与试验结果一致.电弧增材制造构件在增材高度方向上的力学性能显著低于热源移动方向的力学性能,在增材高度方向上和热源移动方向上晶粒尺寸比达到7.5 mm/1.3 mm时,屈服强度比达到787.8 MPa/865.2 MPa.钛合金在600℃以上出现明显的材料软化,这主要是晶粒球化导致的.

    电弧增材制造位错动力学蒙特卡洛模型晶体塑性模型力学性能

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    增材铜合金拉伸力学行为的卷积神经网络预测

    肖庆晖张仁嘉刘士杰胡文轩...
    843-850页
    查看更多>>摘要：深度学习因其在处理复杂数据和解决复杂问题方面的显著优势而备受关注,已应用于材料性能预测领域.本文提出了一种结合卷积神经网络模型与晶体塑性有限元方法的预测框架,在晶体塑性模型中考虑了增材铜合金(CuCrZr)固溶强化、位错强化以及晶界强化的贡献,实现了基于增材铜合金的晶体学织构极图、微结构图和晶粒尺寸预测单轴拉伸力学行为的目标.首先,基于实验结果对晶体塑性模型参数进行校正,验证了模型的准确性及预测能力.随后,使用参数校正后的晶体塑性模型对增材铜合金不同的代表体积元进行了一系列的有限元模拟,并利用这些模拟结果对卷积神经网络模型进行了训练、验证与测试.研究结果表明,该卷积神经网络模型在保证预测精度的同时,显著减少了计算时间,展示了其在增材铜合金力学性能预测方面的应用前景.

    增材制造卷积神经网络晶体塑性铜合金

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    连续纤维增强复合材料结构多尺度拓扑优化设计

    叶红玲董永佳肖扬王伟伟...
    851-856,878页
    查看更多>>摘要：连续纤维增强复合材料具有重量轻、比强度和比模量高的特点,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐,同时连续纤维3D打印技术的发展使具有复杂几何构型和纤维分布的复合材料结构制造成为可能.为发挥复合材料多尺度的可设计性及获得更好的结构性能,本文基于独立连续拓扑变量提出了一种连续纤维复合材料结构多尺度拓扑优化方法.该方法引入基于主应力的纤维方向插值策略,解决纤维取向优化过程中易陷入局部最优的问题,实现连续纤维复合材料结构宏观拓扑、微观纤维方向和纤维疏密的并行优化设计.采用移动渐近算法(MMA)进行优化求解,数值算例证明了提出方法的有效性和稳定性,对连续纤维复合材料结构设计和路径规划具有指导意义.

    连续纤维增强复合材料拓扑优化多尺度优化主应力方向

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    冷喷涂中氧化物影响的物质点法模拟

    陈聪苏浩刘岩
    857-863页
    查看更多>>摘要：冷喷涂利用冲击载荷下材料的塑性变形实现金属间的固态结合,在表面修复、特殊材料制备和增材制造等工程应用方面具有重要意义.原材料表面的氧化物是影响冷喷涂中材料结合效率和粘接强度的重要因素之一.本文采用物质点法研究了颗粒及基底表面氧化物对粘接过程的影响.通过分析界面处氧化物的残留情况,借助定义的颗粒内极端塑性变形区的体积比,给出了不同冲击速度下颗粒和基底氧化物对接触面积和塑性变形程度的影响规律.当氧化物存在时,提高颗粒的冲击速度能够同时增加新鲜的金属表面和塑性变形.

    冷喷涂氧化物物质点法增材制造

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    基于等几何分析和材料场级数展开模型的简谐激励结构拓扑优化

    王培金刘宏亮张业伟雷振增...
    864-872页
    查看更多>>摘要：考虑简谐激励的结构拓扑优化具有重要的研究意义和工程应用价值,尤其对于飞速发展的航空航天领域.为了方便优化设计结果的几何特征提取和控制,同时兼顾计算精度、效率和设计迭代稳定性,本文基于等几何分析和材料场级数展开模型发展一套等几何优化方法用于简谐激励结构拓扑优化.由于等几何分析具有几何建模精确和跨单元高阶连续的特点,在不需要极其细密网格的情况下就可以保证响应分析和灵敏度计算的精度.通过结合材料场级数展开模型,采用降维技术大幅减少了设计参数的数量,提高了设计优化的求解效率,同时能够获得不依赖单元细分且具有清晰几何边界的优化构型.针对动力学拓扑优化可能出现的迭代振荡和不收敛问题,通过采用稳定化方案获得了稳定迭代的收敛设计解.数值算例表明,本文方法能够有效避免灰度模糊区域、锯齿形边界、单元细分依赖性和棋盘格现象等,可以高精度高效率地求解简谐激励结构拓扑优化问题.

    等几何分析拓扑优化简谐激励稳定化方案材料场级数展开模型

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