報(bào)告題目：極端變形問(wèn)題的數(shù)值模擬方法與軟件

報(bào) 告 人：張  雄  清華大學(xué)教授

講座時(shí)間： 2018年9月15日（周六）下午13:00

講座地點(diǎn)：寧夏大學(xué)懷遠(yuǎn)校區(qū)博遠(yuǎn)樓（物理與電子電氣工程學(xué)院）217室

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

張雄，教授，博士生導(dǎo)師。1986年畢業(yè)于寧夏大學(xué)物理系，1989年7月和1992年7月分別獲大連理工大學(xué)計(jì)算力學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士和博士學(xué)位。1994年6月于成都科技大學(xué)(現(xiàn)四川大學(xué))博士后出站后到清華大學(xué)工作?，F(xiàn)任清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授，航空宇航工程系主任。2004年入選教育部首批新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃，獲教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)(2009)和一等獎(jiǎng)(2008)、國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)(2015)、錢(qián)令希計(jì)算力學(xué)成就獎(jiǎng)(2016)、杜慶華工程計(jì)算方法獎(jiǎng)(2015)、ICACM Computational Mechanics Award(2016)、ICACM Fellows Award(2011)、北京市高等學(xué)校教學(xué)名師獎(jiǎng)(2015)、北京市教育創(chuàng)新標(biāo)兵(2003)、北京市高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)(2004)等獎(jiǎng)勵(lì)。兼任中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)理事、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)計(jì)算力學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員、北京振動(dòng)工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、International Journal of Mechanics and Materials in Design副主編和多本國(guó)內(nèi)外期刊編委、國(guó)際華人計(jì)算力學(xué)協(xié)會(huì)(ICACM)常務(wù)理事。已出版專(zhuān)著4部、教材3部，發(fā)表期刊論文140余篇，自2015年連續(xù)入選愛(ài)思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者榜單，1篇論文入選2012年度中國(guó)百篇最具影響國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)論文。近年來(lái)主要從事計(jì)算力學(xué)基本理論、數(shù)值方法及其在科學(xué)與工程中的應(yīng)用等方面的研究工作，尤其是強(qiáng)沖擊載荷作用下材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的多尺度、多種介質(zhì)、多物理場(chǎng)耦合數(shù)值分析方法的研究。以沖擊爆炸等涉及特大變形的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題為背景，對(duì)物質(zhì)點(diǎn)法進(jìn)行了系統(tǒng)研究和擴(kuò)展，研發(fā)了三維顯式并行物質(zhì)點(diǎn)法數(shù)值仿真軟件MPM3D，成功應(yīng)用于超高速碰撞、侵徹、爆炸、邊坡失效、金屬切削和流固耦合等工程實(shí)際問(wèn)題中。

報(bào)告簡(jiǎn)介：

   極端變形問(wèn)題（如超高速碰撞、沖擊爆炸、金屬加工成型、邊坡失效、自由表面流動(dòng)和流固耦合等）是一個(gè)幾何、材料和邊界條件均為非線(xiàn)性的多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合問(wèn)題，涉及高速、高壓、高溫、相變和化學(xué)反應(yīng)，氣體、液體和固體等多種物質(zhì)間相互耦合甚至混合，材料發(fā)生嚴(yán)重扭曲、破碎、融化甚至汽化。在求解此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，拉格朗日有限元法存在網(wǎng)格畸變困難，且難以有效地模擬材料的破碎、融化和汽化等行為。歐拉法雖不存網(wǎng)格畸變問(wèn)題，但難以準(zhǔn)確處理材料界面，且非線(xiàn)性對(duì)流項(xiàng)也會(huì)導(dǎo)致數(shù)值求解困難。針對(duì)拉格朗日有限元法的這一缺陷，國(guó)際上近20年來(lái)興起了無(wú)網(wǎng)格法和粒子類(lèi)方法的研究熱潮，提出了幾十種新方法。物質(zhì)點(diǎn)法(Material Point Method, MPM)有效地綜合了拉格朗日法和歐拉法的優(yōu)點(diǎn)，是沖擊爆炸等極端變形問(wèn)題數(shù)值分析的一種有效方法。課題組近年來(lái)致力于沖擊爆炸等極端變形問(wèn)題的數(shù)值模擬方法和軟件研究，先后建立了物質(zhì)點(diǎn)法的高效實(shí)現(xiàn)方案、改進(jìn)的物質(zhì)點(diǎn)接觸算法、自適應(yīng)物質(zhì)點(diǎn)法、并行物質(zhì)點(diǎn)算法、物質(zhì)點(diǎn)有限元法、物質(zhì)點(diǎn)有限差分法、不可壓物質(zhì)點(diǎn)法等，并在算法研究的基礎(chǔ)上，基于C++、Qt、VTK、CMake、OpenMP和MPI開(kāi)發(fā)了可運(yùn)行于Windows、Linux和Mac OS等多種平臺(tái)上的三維顯式并行物質(zhì)點(diǎn)法數(shù)值仿真軟件MPM3D® (計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記號(hào)2009SRBJ4761)，應(yīng)用于超高速碰撞、侵徹、爆炸、邊坡失效、金屬切削、流固耦合等問(wèn)題中。本報(bào)告將簡(jiǎn)要介紹本課題組近年來(lái)針對(duì)極端變形問(wèn)題在算法、軟件和應(yīng)用面的研究工作和成果。  

報(bào)告題目：?jiǎn)卧潼c(diǎn)法及其在流固耦合分析中的應(yīng)用

報(bào)告人：高效偉  教授 （大連理工大學(xué)）

講座時(shí)間： 2018年9月15日（周六）下午13:40

講座地點(diǎn)：寧夏大學(xué)懷遠(yuǎn)校區(qū)博遠(yuǎn)樓（物理與電子電氣工程學(xué)院）217室

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

高效偉，教授，博士生導(dǎo)師。1983年山西師范大學(xué)物理專(zhuān)業(yè)畢業(yè)、1986年寧夏大學(xué)固體力學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生畢業(yè)、1998年英國(guó)格拉斯哥大學(xué)計(jì)算力學(xué)專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)，現(xiàn)任大連理工大學(xué)航空航天學(xué)院飛行器熱防護(hù)技術(shù)研究所所長(zhǎng)，國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)家組專(zhuān)家、教育部航空航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、中國(guó)航空學(xué)會(huì)理事、總裝“沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”客座教授，國(guó)際期刊《Engineering Analysis with Boundary Elements》副主編，國(guó)際期刊《Journal of Applied Mathematics》和國(guó)內(nèi)期刊《航空發(fā)動(dòng)機(jī)》、《推進(jìn)技術(shù)》編委。

多年來(lái)一直從事計(jì)算力學(xué)、計(jì)算傳熱學(xué)、飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、高超聲速氣動(dòng)熱預(yù)測(cè)、航天結(jié)構(gòu)熱-力耦合計(jì)算等方面的研究。主持過(guò)美國(guó)航天局(NASA)、國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、航天部門(mén)和省部級(jí)項(xiàng)目30多項(xiàng)；發(fā)表英文著作２本，中文專(zhuān)著1部，論文250余篇，被SCI收錄150余篇，論著被國(guó)際學(xué)者他引1000多次。1991年被國(guó)家教委和國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)授予“做出突出貢獻(xiàn)的中國(guó)碩士學(xué)位獲得者”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，2013年獲國(guó)際華人計(jì)算力學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士獎(jiǎng)，研究成果“徑向積分法及其在工程計(jì)算方法中的應(yīng)用”2014年榮獲教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)。

報(bào)告簡(jiǎn)介：

常用的傳統(tǒng)數(shù)值方法是有限單元法和有限體積法，它們分別在計(jì)算固體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，建立有限元法計(jì)算格式需要變分原理或能量原理，對(duì)于不同的問(wèn)題所用的形式不同，不便于建立多場(chǎng)耦合問(wèn)題的統(tǒng)一求解格式；有限體積法需要對(duì)每個(gè)計(jì)算點(diǎn)建立控制體，通量的計(jì)算需要用到相鄰控制體之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，因此不易建立高階格式的控制體，通量的計(jì)算誤差也大。配點(diǎn)法是最簡(jiǎn)單和應(yīng)用最方便的方法，但配點(diǎn)法具有穩(wěn)定性問(wèn)題。

單元配點(diǎn)法(ECM)是高效偉等近年來(lái)提出的一種吸收了有限元、有限體積法和配點(diǎn)法優(yōu)勢(shì)的新型強(qiáng)形式計(jì)算方法，即：在物理量表征方面，使用了有限元法中的等參單元表征技術(shù)，因而容易建立高階表征格式和得到穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果；而在求解格式方面，采用了配點(diǎn)法技術(shù)，從而不需要變分原理或虛功原理建立控制方程的求解格式，也不需要任何積分來(lái)計(jì)算系數(shù)矩陣，非常便于建立多場(chǎng)耦合問(wèn)題的統(tǒng)一求解格式。ECM已被成功地用于求解計(jì)算固體力學(xué)、計(jì)算傳熱性和計(jì)算流體力學(xué)等問(wèn)題，相關(guān)方法發(fā)表在了IJNME、IJHMT等著名國(guó)際期刊上。本報(bào)告將介紹固定單元配點(diǎn)法和自由單元配點(diǎn)法兩種方法，并介紹幾種適用于這兩種方法的新型單元類(lèi)型，以及在流固耦合傳熱分析中的應(yīng)用。

報(bào)告題目：振動(dòng)能量俘獲的非線(xiàn)性寬頻理論及其應(yīng)用研究

報(bào) 告 人：周生喜  教授 （西北工業(yè)大學(xué)）

講座時(shí)間： 2018年9月15日（周六）下午14:20

講座地點(diǎn)：寧夏大學(xué)懷遠(yuǎn)校區(qū)博遠(yuǎn)樓（物理與電子電氣工程學(xué)院）217室

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

周生喜，1987年出生，西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院教授、西工大首批“翱翔海外學(xué)者引進(jìn)計(jì)劃“入選者（A類(lèi)）、陜西省振動(dòng)工程學(xué)會(huì)第五屆理事會(huì)常務(wù)理事。2014年至2016年，在美國(guó)密歇根大學(xué)安娜堡分校航空航天工程系做訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者/CSC聯(lián)培博士。2016年博士畢業(yè)于西安交通大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)。2017年在美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)NSF能量俘獲材料與系統(tǒng)中心做博士后。主要研究興趣包括振動(dòng)能量俘獲、流體能量俘獲、變形結(jié)構(gòu)、振動(dòng)控制、壓電機(jī)器人、可再生能源技術(shù)，在國(guó)際權(quán)威SCI期刊發(fā)表論文20余篇，包括Cell子刊Joule、Applied Physics Letters、Nonlinear Dynamics、Applied Energy等，論文被在谷歌學(xué)術(shù)被引用700余次，H因子14，單篇最高被引用147次。

報(bào)告簡(jiǎn)介：

大量微型化、低功耗的傳感器被應(yīng)用到各種結(jié)構(gòu)、設(shè)備、周?chē)h(huán)境以及人體的健康監(jiān)測(cè)中，并起著關(guān)鍵作用。這些傳感系統(tǒng)的電池壽命有限、更換困難、成本較高，而且被使用過(guò)的電池也存在環(huán)境污染等問(wèn)題。因此，為探究傳統(tǒng)電池的關(guān)鍵替代技術(shù)，振動(dòng)能量俘獲已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)術(shù)界多學(xué)科研究的熱點(diǎn)。基于不同的環(huán)境振動(dòng)特征，俘獲的能量嚴(yán)重受限于周?chē)h(huán)境振動(dòng)特征。本報(bào)告結(jié)合作者近年來(lái)的研究工作，介紹輸流管道的振動(dòng)能量俘獲機(jī)理，能量俘獲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模、分析和實(shí)驗(yàn)研究，旨在解決振動(dòng)能量俘獲領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題并推動(dòng)該技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用。

報(bào)告題目：描述土應(yīng)力方向依賴(lài)性的等效應(yīng)力法

報(bào) 告 人：孔亮   教授（青島理工大學(xué)）

講座時(shí)間： 2018年9月15日（周六）下午15:00

講座地點(diǎn)：寧夏大學(xué)懷遠(yuǎn)校區(qū)博遠(yuǎn)樓（物理與電子電氣工程學(xué)院）217室

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

孔亮，云南景東人，現(xiàn)為青島理工大學(xué)教授，博導(dǎo)。1999年7月碩士畢業(yè)于寧夏大學(xué)固體力學(xué)專(zhuān)業(yè)，并留校工作至2009年7月。長(zhǎng)期從事巖土力學(xué)與工程方面的教學(xué)與科研工作。全軍優(yōu)秀博士論文獲得者，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”入選人員，“山東省自然科學(xué)杰出青年基金”獲得者。曾獲“全國(guó)模范教師”、“全國(guó)冶金教育系統(tǒng)年度杰出人物獎(jiǎng)”、“寧夏十大杰出青年”、青島市“工人先鋒”、青島理工大學(xué)首屆“十大師德標(biāo)兵”與“師德導(dǎo)師”等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目4項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)，橫向課題9項(xiàng)，合著專(zhuān)著2部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，獲寧夏回族自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，山東省高等學(xué)校優(yōu)秀科技成果二等獎(jiǎng)與三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。兼任中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)巖土力學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)等5個(gè)學(xué)會(huì)委員，《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》與《地下空間與工程學(xué)報(bào)》編委。

報(bào)告簡(jiǎn)介：

土的應(yīng)力方向依賴(lài)性是指土的力學(xué)特性隨應(yīng)力方向改變而改變的性質(zhì)，包含材料的方向性（即土的各向異性）和應(yīng)力的方向性（即應(yīng)力主軸偏轉(zhuǎn)）兩層含義。指出材料的方向性是土體應(yīng)力方向依賴(lài)性的內(nèi)在原因；應(yīng)力的方向性是土應(yīng)力方向依賴(lài)性的外在原因。以組構(gòu)張量反映材料的方向性、以應(yīng)力張量反映應(yīng)力的方向性并特別考慮了組構(gòu)-應(yīng)力的方向關(guān)系，提出了等效應(yīng)力張量概念。以等效應(yīng)力刻畫(huà)骨架的真實(shí)應(yīng)力，提出了對(duì)現(xiàn)有土的各向同性破壞準(zhǔn)則與本構(gòu)模型進(jìn)行“方向化”改造的一般性方法——等效應(yīng)力法。