报告题目：极端变形问题的数值模拟方法与软件

报 告 人：张  雄  清华大学教授

讲座时间： 2018年9月15日（周六）下午13:00

讲座地点：宝盈娱乐app怀远校区博远楼（物理与电子电气工程学院）217室

专家简介：

张雄，教授，博士生导师。1986年毕业于宝盈娱乐app物理系，1989年7月和1992年7月分别获大连理工大学计算力学专业硕士和博士学位。1994年6月于成都科技大学(现四川大学)博士后出站后到清华大学工作。现任清华大学航天航空学院教授，航空宇航工程系主任。2004年入选教育部首批新世纪优秀人才支持计划，获教育部自然科学奖二等奖(2009)和一等奖(2008)、国防科学技术进步奖一等奖(2015)、钱令希计算力学成就奖(2016)、杜庆华工程计算方法奖(2015)、ICACM Computational Mechanics Award(2016)、ICACM Fellows Award(2011)、北京市高等学校教学名师奖(2015)、北京市教育创新标兵(2003)、北京市高等教育教学成果奖二等奖(2004)等奖励。兼任中国力学学会理事、中国力学学会计算力学专业委员会委员、北京振动工程学会副理事长、International Journal of Mechanics and Materials in Design副主编和多本国内外期刊编委、国际华人计算力学协会(ICACM)常务理事。已出版专著4部、教材3部，发表期刊论文140余篇，自2015年连续入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，1篇论文入选2012年度中国百篇最具影响国内学术论文。近年来主要从事计算力学基本理论、数值方法及其在科学与工程中的应用等方面的研究工作，尤其是强冲击载荷作用下材料与结构力学行为的多尺度、多种介质、多物理场耦合数值分析方法的研究。以冲击爆炸等涉及特大变形的动力学问题为背景，对物质点法进行了系统研究和扩展，研发了三维显式并行物质点法数值仿真软件MPM3D，成功应用于超高速碰撞、侵彻、爆炸、边坡失效、金属切削和流固耦合等工程实际问题中。

报告简介：

   极端变形问题（如超高速碰撞、冲击爆炸、金属加工成型、边坡失效、自由表面流动和流固耦合等）是一个几何、材料和边界条件均为非线性的多物理场强耦合问题，涉及高速、高压、高温、相变和化学反应，气体、液体和固体等多种物质间相互耦合甚至混合，材料发生严重扭曲、破碎、融化甚至汽化。在求解此类问题时，拉格朗日有限元法存在网格畸变困难，且难以有效地模拟材料的破碎、融化和汽化等行为。欧拉法虽不存网格畸变问题，但难以准确处理材料界面，且非线性对流项也会导致数值求解困难。针对拉格朗日有限元法的这一缺陷，国际上近20年来兴起了无网格法和粒子类方法的研究热潮，提出了几十种新方法。物质点法(Material Point Method, MPM)有效地综合了拉格朗日法和欧拉法的优点，是冲击爆炸等极端变形问题数值分析的一种有效方法。课题组近年来致力于冲击爆炸等极端变形问题的数值模拟方法和软件研究，先后建立了物质点法的高效实现方案、改进的物质点接触算法、自适应物质点法、并行物质点算法、物质点有限元法、物质点有限差分法、不可压物质点法等，并在算法研究的基础上，基于C++、Qt、VTK、CMake、OpenMP和MPI开发了可运行于Windows、Linux和Mac OS等多种平台上的三维显式并行物质点法数值仿真软件MPM3D® (计算机软件著作权登记号2009SRBJ4761)，应用于超高速碰撞、侵彻、爆炸、边坡失效、金属切削、流固耦合等问题中。本报告将简要介绍本课题组近年来针对极端变形问题在算法、软件和应用面的研究工作和成果。  

报告题目：单元配点法及其在流固耦合分析中的应用

报告人：高效伟  教授 （大连理工大学）

讲座时间： 2018年9月15日（周六）下午13:40

讲座地点：宝盈娱乐app怀远校区博远楼（物理与电子电气工程学院）217室

专家简介：

高效伟，教授，博士生导师。1983年山西师范大学物理专业毕业、1986年宝盈娱乐app固体力学专业研究生毕业、1998年英国格拉斯哥大学计算力学专业博士毕业，现任大连理工大学航空航天学院飞行器热防护技术研究所所长，国家重大专项专家组专家、教育部航空航天类专业教学指导委员会委员、中国航空学会理事、总装“冲压发动机技术重点实验室”客座教授，国际期刊《Engineering Analysis with Boundary Elements》副主编，国际期刊《Journal of Applied Mathematics》和国内期刊《航空发动机》、《推进技术》编委。

多年来一直从事计算力学、计算传热学、飞行器热防护系统设计与分析、高超声速气动热预测、航天结构热-力耦合计算等方面的研究。主持过美国航天局(NASA)、国家重大专项、国家自然科学基金、航天部门和省部级项目30多项；发表英文著作２本，中文专著1部，论文250余篇，被SCI收录150余篇，论著被国际学者他引1000多次。1991年被国家教委和国务院学位委员会授予“做出突出贡献的中国硕士学位获得者”荣誉称号，2013年获国际华人计算力学学会会士奖，研究成果“径向积分法及其在工程计算方法中的应用”2014年荣获教育部自然科学奖。

报告简介：

常用的传统数值方法是有限单元法和有限体积法，它们分别在计算固体力学和计算流体力学领域得到了广泛的应用。然而，建立有限元法计算格式需要变分原理或能量原理，对于不同的问题所用的形式不同，不便于建立多场耦合问题的统一求解格式；有限体积法需要对每个计算点建立控制体，通量的计算需要用到相邻控制体之间的联络关系，因此不易建立高阶格式的控制体，通量的计算误差也大。配点法是最简单和应用最方便的方法，但配点法具有稳定性问题。

单元配点法(ECM)是高效伟等近年来提出的一种吸收了有限元、有限体积法和配点法优势的新型强形式计算方法，即：在物理量表征方面，使用了有限元法中的等参单元表征技术，因而容易建立高阶表征格式和得到稳定的计算结果；而在求解格式方面，采用了配点法技术，从而不需要变分原理或虚功原理建立控制方程的求解格式，也不需要任何积分来计算系数矩阵，非常便于建立多场耦合问题的统一求解格式。ECM已被成功地用于求解计算固体力学、计算传热性和计算流体力学等问题，相关方法发表在了IJNME、IJHMT等著名国际期刊上。本报告将介绍固定单元配点法和自由单元配点法两种方法，并介绍几种适用于这两种方法的新型单元类型，以及在流固耦合传热分析中的应用。

报告题目：振动能量俘获的非线性宽频理论及其应用研究

报 告 人：周生喜  教授 （西北工业大学）

讲座时间： 2018年9月15日（周六）下午14:20

讲座地点：宝盈娱乐app怀远校区博远楼（物理与电子电气工程学院）217室

专家简介：

周生喜，1987年出生，西北工业大学航空学院教授、西工大首批“翱翔海外学者引进计划“入选者（A类）、陕西省振动工程学会第五届理事会常务理事。2014年至2016年，在美国密歇根大学安娜堡分校航空航天工程系做访问学者/CSC联培博士。2016年博士毕业于西安交通大学机械工程专业。2017年在美国弗吉尼亚理工大学NSF能量俘获材料与系统中心做博士后。主要研究兴趣包括振动能量俘获、流体能量俘获、变形结构、振动控制、压电机器人、可再生能源技术，在国际权威SCI期刊发表论文20余篇，包括Cell子刊Joule、Applied Physics Letters、Nonlinear Dynamics、Applied Energy等，论文被在谷歌学术被引用700余次，H因子14，单篇最高被引用147次。

报告简介：

大量微型化、低功耗的传感器被应用到各种结构、设备、周围环境以及人体的健康监测中，并起着关键作用。这些传感系统的电池寿命有限、更换困难、成本较高，而且被使用过的电池也存在环境污染等问题。因此，为探究传统电池的关键替代技术，振动能量俘获已经成为国际学术界多学科研究的热点。基于不同的环境振动特征，俘获的能量严重受限于周围环境振动特征。本报告结合作者近年来的研究工作，介绍输流管道的振动能量俘获机理，能量俘获系统的设计、建模、分析和实验研究，旨在解决振动能量俘获领域的关键科学问题并推动该技术的实际工程应用。

报告题目：描述土应力方向依赖性的等效应力法

报 告 人：孔亮   教授（青岛理工大学）

讲座时间： 2018年9月15日（周六）下午15:00

讲座地点：宝盈娱乐app怀远校区博远楼（物理与电子电气工程学院）217室

专家简介：

孔亮，云南景东人，现为青岛理工大学教授，博导。1999年7月硕士毕业于宝盈娱乐app固体力学专业，并留校工作至2009年7月。长期从事岩土力学与工程方面的教学与科研工作。全军优秀博士论文获得者，教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选人员，“山东省自然科学杰出青年基金”获得者。曾获“全国模范教师”、“全国冶金教育系统年度杰出人物奖”、“宁夏十大杰出青年”、青岛市“工人先锋”、青岛理工大学首届“十大师德标兵”与“师德导师”等荣誉称号。主持国家自然科学基金项目4项，省部级项目8项，横向课题9项，合著专著2部，发表学术论文90余篇，获宁夏回族自治区科技进步二等奖1项，山东省高等学校优秀科技成果二等奖与三等奖各1项。兼任中国力学学会岩土力学专业委员会等5个学会委员，《岩石力学与工程学报》与《地下空间与工程学报》编委。

报告简介：

土的应力方向依赖性是指土的力学特性随应力方向改变而改变的性质，包含材料的方向性（即土的各向异性）和应力的方向性（即应力主轴偏转）两层含义。指出材料的方向性是土体应力方向依赖性的内在原因；应力的方向性是土应力方向依赖性的外在原因。以组构张量反映材料的方向性、以应力张量反映应力的方向性并特别考虑了组构-应力的方向关系，提出了等效应力张量概念。以等效应力刻画骨架的真实应力，提出了对现有土的各向同性破坏准则与本构模型进行“方向化”改造的一般性方法——等效应力法。