JASMIN框架中联邦并行计算及其在多物理耦合中的应用 被引量：5

1

作者 张爱清 莫则尧 +2 位作者 曹小林 安恒斌 郭红 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第1期15-23,共9页

多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计... 多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计算功能,很好地封装和实现了单层结构网格上的多物理耦合并行计算。该功能实际应用于激光聚变和地球系统模式等领域,支撑研发了多个应用程序,可以有效使用成千上万个处理器核进行数值模拟。 展开更多

关键词 多物理 并行计算 JASMIN框架

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JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用 被引量：12

2

作者 郭红 莫则尧 张爱清 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期69-74,共6页

基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封... 基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。 展开更多

关键词 多块结构网格 并行计算 JASMIN框架

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松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

3

作者 陈秋阳 于明 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期785-791,共7页

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建... 利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。 展开更多

关键词 爆炸力学 松弛方法 高分辨格式 凝聚炸药 爆轰波

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非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用 被引量：27

4

作者 许爱国 张广财 +1 位作者 李英骏 李华 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第3期136-167,共32页

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的... 在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程。本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。 展开更多

关键词 格子玻尔兹曼 动理学模型 非平衡效应 复杂系统

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碳原子离子光电离截面的相对论多极计算

5

作者 吴勇 曾思良 +2 位作者 段斌 王建国 张继彦 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第B04期13-16,共4页

基于Dirac-slater自洽场方法，本文计算了C元素各价离子从低能到高能的光电离截面，考察了多极效应、相对论效应在不同能区对光电离截面的影响，并研究了光电离截面随光子能量、电离度、不同壳层变化的规律．通过各种理论计算结果的比... 基于Dirac-slater自洽场方法，本文计算了C元素各价离子从低能到高能的光电离截面，考察了多极效应、相对论效应在不同能区对光电离截面的影响，并研究了光电离截面随光子能量、电离度、不同壳层变化的规律．通过各种理论计算结果的比较，分析了Kramers公式的适用性，计算中为了提高计算精度，我们采用了Grasp2程序包输出的束缚态波函数替换自洽场的波函数。 展开更多

关键词 Dirac-slater自洽场方法 光电离 多极计算

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计算钝感炸药爆轰过程的一种新反应率模型

6

作者 潘昊 胡晓棉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期236-239,共4页

根据钝感炸药爆轰过程中含有激化过程和慢反应,建立了一种新的反应率模型。与其他反应率模型相比,这种反应率模型可以应用于较粗的网格。在每厘米50个网格条件下,炸药驱动铝飞片和钽飞片的自由面计算结果与实验结果很接近。同时,应用此... 根据钝感炸药爆轰过程中含有激化过程和慢反应,建立了一种新的反应率模型。与其他反应率模型相比,这种反应率模型可以应用于较粗的网格。在每厘米50个网格条件下,炸药驱动铝飞片和钽飞片的自由面计算结果与实验结果很接近。同时,应用此反应率模型计算了钝感炸药驱动LiF过程,在每厘米50个网格的条件下,炸药与LiF间速度的计算值同实验值接近,且误差随网格尺寸变小而变小。这些表明,此反应率模型能够在较粗的网格条件下,比较准确地描述钝感炸药驱动飞片过程,有利于在工程实际中应用。 展开更多

关键词 爆炸力学 反应率 粗网格 钝感炸药

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地下水流模拟参数估值的并行计算 被引量：1

7

作者 刘兴伟 程汤培 邵景力 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第1期189-194,共6页

为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口（message passing interface,MPI）实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行... 为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口（message passing interface,MPI）实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行程序的正确性和有效性,对不同参数规模下的加速比情况进行分析,分析结果表明,对16个参数问题进行参数估值,并行程序在1~16个进程下得到了1.74~8.32的加速比,在8进程下取得了5.91的超线性加速,有效提高了地下水流数值模拟参数估值计算速度。 展开更多

关键词 并行计算 消息传递接口 加速比 参数估值 地下水流模拟程序 地下水数值模拟

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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

8

作者 李杰权 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期92-110,共19页

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... 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。 展开更多

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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C原子、离子光电离过程的规律研究 被引量：1

9

作者 吴勇 曾思良 +2 位作者 段斌 王建国 张继彦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1379-1382,共4页

基于Dirac-Slater自洽场方法,计算了C原子及各价离子从低能到高能的光电离截面。通过各种理论计算结果的比较,分析了Kramers公式的适用性。定量地考察了多极效应和相对论效应在不同能区对光电离截面的影响,并研究了光电离截面随光子能... 基于Dirac-Slater自洽场方法,计算了C原子及各价离子从低能到高能的光电离截面。通过各种理论计算结果的比较,分析了Kramers公式的适用性。定量地考察了多极效应和相对论效应在不同能区对光电离截面的影响,并研究了光电离截面随光子能量、壳层、电离度变化的规律。 展开更多

关键词 Dirac—Slater自洽场方法 光电离截面 多极计算

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通过包络面重构的大规模粒子并行绘制算法

10

作者 王华维 艾志玮 曹轶 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期219-227,共9页

针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据... 针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据。在算法实现上,还解决了并行计算时的块间裂缝问题,并提出了快速查找邻域粒子的方法,同时,基于可见性对粒子数据进行剔除,提高了绘制效率。由此,可以通过带光照效果的光滑曲面来高表现展示大规模粒子数据中的团簇结构及其物理量分布。实验结果表明,该算法在512核上可在5 s内完成上亿粒子的绘制,并行效率可达60%。该算法已成功应用到大规模并行非平衡分子动力学模拟等实际模拟应用中。 展开更多

关键词 粒子可视化 包络面 距离场 分布式并行化 可见性剔除

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基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

11

作者 王华维 刘若妍 +1 位作者 艾志玮 曹轶 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期207-215,共9页

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担... 针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。 展开更多

关键词 体绘制 多管线 两级并行 并行可扩展性 性能优化

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耦合非线性薛定谔方程组孤立子解的局部间断Petrov-Galerkin方法数值模拟

12

作者 赵国忠 蔚喜军 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1109-1132,共24页

耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离... 耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断PetrovGalerkin方法。首先,将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离散采用间断Petrov-Galerkin方法,时间离散采用三阶总变差不增Runge-Kutta方法。数值实验表明,该算法对线性元和二次元都能达到最优收敛阶。通过数值算例计算了质量、动量和能量守恒量,该算法可以很好地模拟单孤立子传输、双孤立子碰撞和三孤立子碰撞现象。此外,该算法可以在较长的时间间隔内模拟复杂波型的相互作用或传播,还可以模拟孤子传输和孤子产生现象。 展开更多

关键词 局部间断Petrov-Galerkin方法 耦合非线性薛定谔方程 孤立子碰撞 守恒量

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基于MODFLOW的地下水流模型前处理优化 被引量：13

13

作者 韩忠 邵景力 +3 位作者 崔亚莉 程汤培 李玲 杨程 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1290-1296,共7页

MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,... MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,给出了一种基于面状补排项的数据输入新方法。改进后的MODFLOW程序通过读取RCH文件或RAW文件中每个分区的补排量数据,以及每个网格对应的分区编号,在程序内部实现了补排量向每个模型网格的分配。RAW子程序包实现了多层面状补排量的表达,可用于面状的地下水开采、农业回灌等源汇项的处理。相对于原始的源汇项数据存储方式,基于新方法建立的华北平原地下水流模型,RCH及RAW文件大小分别减小为原来的1/145和1/255,整个模型数据的读取时间的加速比为7.46。 展开更多

关键词 MODFLOW RCH RAW大区域地下水模拟 华北平原

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三角波强加载下延性金属多次层裂破坏问题 被引量：7

14

作者 张凤国 刘军 +4 位作者 王裴 胡晓棉 周洪强 邵建立 冯其京 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期659-664,共6页

基于应力瞬时断裂判据和Tuler-Butcher损伤累积判据,分析了没有升压的简单三角波强加载下延性金属的多次层裂破坏问题。分析结果显示:层裂片的厚度随着冲击波宽度与强度的比值的增大而增大,材料的破坏深度小于冲击波宽度的一半;在强冲... 基于应力瞬时断裂判据和Tuler-Butcher损伤累积判据,分析了没有升压的简单三角波强加载下延性金属的多次层裂破坏问题。分析结果显示:层裂片的厚度随着冲击波宽度与强度的比值的增大而增大,材料的破坏深度小于冲击波宽度的一半;在强冲击加载下,材料的破坏深度约为冲击波宽度的一半。 展开更多

关键词 多次层裂 三角形脉冲 层裂片厚度 层裂损伤模型

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含氦泡金属铝层裂响应的数值分析 被引量：3

15

作者 张凤国 胡晓棉 +3 位作者 王裴 邵建立 周洪强 冯其京 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期699-704,共6页

因自辐照效应的影响,一些材料内部会产生大量的氦泡,关注这些氦泡对材料力学性能的影响是目前损伤破坏研究中的重要问题之一。结合相关文献的实验结果,采用耦合材料初始损伤、孔洞尺寸及惯性影响的损伤模型,对该问题进行了数值分析。结... 因自辐照效应的影响,一些材料内部会产生大量的氦泡,关注这些氦泡对材料力学性能的影响是目前损伤破坏研究中的重要问题之一。结合相关文献的实验结果,采用耦合材料初始损伤、孔洞尺寸及惯性影响的损伤模型,对该问题进行了数值分析。结果显示:氦泡的内压及材料变形中温度的变化对损伤发展的影响很小;材料的初始损伤越大,材料内部应力减小得越快,损伤增长得越慢;因惯性的影响,初始氦泡越大,损伤增长相对较慢。因此,分析含氦泡材料的层裂损伤问题需要重点关注材料初始氦泡大小、初始损伤以及损伤演化过程中惯性的影响。 展开更多

关键词 氦泡 层裂响应 铝 数值分析

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内爆加载金属界面不稳定性的数值分析 被引量：5

16

作者 郝鹏程 冯其京 胡晓棉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期739-744,共6页

采用自行研制的多介质弹塑性流体力学欧拉程序,对柱形内爆加载金属界面不稳定性进行了数值研究,数值模拟结果与文献实验数据吻合较好。数值结果表明:材料强度对界面不稳定性发展有不可忽略的抑制作用;材料屈服强度对较高模数不稳定性增... 采用自行研制的多介质弹塑性流体力学欧拉程序,对柱形内爆加载金属界面不稳定性进行了数值研究,数值模拟结果与文献实验数据吻合较好。数值结果表明:材料强度对界面不稳定性发展有不可忽略的抑制作用;材料屈服强度对较高模数不稳定性增长的抑制较强,而剪切模量对不稳定性发展的影响相似但敏感性相对较弱;金属界面不稳定性增长存在最不稳定模数,最不稳定模数随屈服强度增加而减小,并近似与屈服强度的对数呈线性关系;随着壳的厚度减小,扰动增长加快。 展开更多

关键词 流体力学 界面不稳定性 弹塑性 内爆 材料参数

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钝感炸药的超压爆轰与冲击起爆过程数值模拟 被引量：8

17

作者 潘昊 胡晓棉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期174-178,共5页

采用Hybrid反应率结合修正的JWL方程,研究了LX-17、超细TATB等钝感炸药的冲击起爆(SDT)过程,并计算了爆轰波的对碰现象。结果表明,该方法计算钝感炸药的冲击起爆过程与实验数据符合较好;计算爆轰波对碰区的峰值压力提高了10%。

关键词 爆炸力学 超压爆轰 冲击起爆 钝感炸药

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时间温度效应与塑料粘结炸药的力学性能 被引量：10

18

作者 杨国满 胡晓棉 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2004年第1期5-8,35,共5页

应用时间温度叠加原理分析已有的塑料粘结炸药实验数据,研究了时间和温度对不同塑料粘结炸药性能的影响规律,探索时间温度叠加原理在研究塑料粘结炸药力学性能方面的应用。

关键词 塑料粘结炸药 时间温度效应 力学性能 时间温度叠加原理

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大规模科学数据体绘制技术综述 被引量：3

19

作者 王华维 何柳 +1 位作者 曹轶 肖丽 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-12,共12页

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托... 体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制听语音聊科研与作者互动多级加速以及原位智能化体绘制等。 展开更多

关键词 体绘制 并行加速 数据约简 效果增强 特征可视化

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强动载作用下孔洞汇合对延性金属层裂损伤演化过程的影响 被引量：1

20

作者 张凤国 周洪强 +3 位作者 胡晓棉 王裴 邵建立 冯其京 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期596-602,共7页

针对强动载作用下延性金属的层裂问题,在分析孔洞之间几何关联的基础上,定义了一个新的耦合损伤及孔洞几何信息的孔洞汇合判定方法,同时,基于能量守恒原理,解析了孔洞汇合对损伤快速增长影响的物理机理.通过分析数值计算结果和对比相关... 针对强动载作用下延性金属的层裂问题,在分析孔洞之间几何关联的基础上,定义了一个新的耦合损伤及孔洞几何信息的孔洞汇合判定方法,同时,基于能量守恒原理,解析了孔洞汇合对损伤快速增长影响的物理机理.通过分析数值计算结果和对比相关文献的实验可知:孔洞汇合后不仅引起损伤增长,而且导致了损伤材料内部微孔洞数目的减少、孔洞平均尺寸的增加。 展开更多

关键词 固体力学 层裂 强动载 延性金属 孔洞汇合 损伤演化

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