本文關(guān)鍵詞：含能材料力學(xué)性能的多尺度模擬系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：數(shù)值模擬是含能材料力學(xué)性能研究的重要手段。常用的模擬軟件中,分子動(dòng)力學(xué)模擬能夠模擬含能材料分子水平相關(guān)性質(zhì),但由于計(jì)算資源的限制,只限于研究尺度小于納米的微觀體系;物質(zhì)點(diǎn)法能在接近含能材料顆粒的細(xì)觀尺度上模擬其性質(zhì),但該方法還處于起步階段,應(yīng)用并不成熟;而有限元方法可以接近工程的宏觀尺度上對(duì)含能材料的性質(zhì)進(jìn)行研究,但有著不能考慮含能材料微觀結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),直接應(yīng)用效果不佳。近年來(lái),多尺度模擬方法受到廣泛關(guān)注,這種方法能將各尺度下的性質(zhì)聯(lián)系起來(lái),但尚未有成熟的軟件,急需開發(fā)使用方便的多尺度模擬軟件。針對(duì)上述問題,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于分步式模擬的含能材料力學(xué)性能的多尺度模擬系統(tǒng),逐級(jí)遞推地計(jì)算含能材料的力學(xué)行為。在系統(tǒng)的微觀尺度計(jì)算模塊,用分子動(dòng)力學(xué)方法求解含能材料的各種性質(zhì),包括組分的狀態(tài)方程和粘彈性的本構(gòu)關(guān)系,這些性質(zhì)作為參數(shù)輸入到細(xì)觀尺度的模擬計(jì)算;在系統(tǒng)的細(xì)觀尺度計(jì)算模塊,采用物質(zhì)點(diǎn)法求解含能材料的力學(xué)性質(zhì),獲得其狀態(tài)方程式和力學(xué)性質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系;在系統(tǒng)的宏觀尺度計(jì)算模塊,基于細(xì)觀尺度的計(jì)算結(jié)果應(yīng)用有限元方法計(jì)算宏觀含能材料力學(xué)性能變化。本系統(tǒng)可為研究含能材料壓制過程的力學(xué)行為提供一種有效的工具。由于微觀尺度和宏觀尺度的模擬有比較成熟的軟件可用,論文重點(diǎn)研究了細(xì)觀尺度計(jì)算模塊。利用了模型近似方法,建立了含能材料細(xì)觀模型;運(yùn)用Java3D虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存取,解決了模型建立過程中一個(gè)場(chǎng)景一旦建立就不能重復(fù)使用,只能在下一次建模時(shí)按照流程重復(fù)原先的創(chuàng)建步驟的問題;采用基于Vis It的模擬數(shù)據(jù)并行可視化技術(shù),解決了單機(jī)環(huán)境下由于計(jì)算機(jī)資源限制,無(wú)法對(duì)結(jié)果進(jìn)行高性能可視化顯示的問題。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)能在1s之內(nèi)做出響應(yīng),并不間斷運(yùn)行5×24小時(shí),其響應(yīng)能力和穩(wěn)定性等方面均達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。該系統(tǒng)能夠?yàn)楹懿牧蠅褐乒に囂峁┝死碚撘罁?jù),對(duì)優(yōu)化和改進(jìn)含能材料質(zhì)量提供一種有效工具。
【關(guān)鍵詞】：含能材料 力學(xué)性能 多尺度 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34;O341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 研究目標(biāo)及主要工作16-17
• 1.3.1 研究目標(biāo)16
• 1.3.2 主要研究工作和貢獻(xiàn)16-17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 系統(tǒng)需求分析18-27
• 2.1 PBX壓制工藝分析18-19
• 2.2 系統(tǒng)需求描述19-24
• 2.2.1 功能需求分析20-23
• 2.2.2 性能需求分析23
• 2.2.3 技術(shù)指標(biāo)23-24
• 2.2.4 系統(tǒng)難點(diǎn)分析24
• 2.2.5 運(yùn)行環(huán)境需求24
• 2.3 系統(tǒng)總體分析24-26
• 2.4 系統(tǒng)的用戶及特點(diǎn)26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)27-33
• 3.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)27-29
• 3.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)的選擇27-28
• 3.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 關(guān)鍵技術(shù)研究33-42
• 4.1 含能材料PBX細(xì)觀尺度模型研究33-35
• 4.1.1 圓形粒子近似33-34
• 4.1.2 粘結(jié)劑的均質(zhì)化近似34
• 4.1.3 隨機(jī)圓的相互不重合分布近似34-35
• 4.2 基于Vis It的模擬數(shù)據(jù)并行可視化技術(shù)研究35-39
• 4.2.1 Vis It并行可視化機(jī)制35-37
• 4.2.2 基于Vis It模擬數(shù)據(jù)并行可視化顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)37-39
• 4.3 基于Java3D虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)研究39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)42-58
• 5.1 系統(tǒng)流程分析42-43
• 5.2 細(xì)觀尺度計(jì)算模塊43-48
• 5.2.1 數(shù)據(jù)初始化模塊43-45
• 5.2.2 數(shù)值求解模塊45-48
• 5.2.3 數(shù)據(jù)輸出模塊48
• 5.3 前處理模塊48-53
• 5.3.1 參數(shù)配置模塊48-49
• 5.3.2 幾何模型靜態(tài)展示模塊49-53
• 5.4 后處理模塊53-57
• 5.4.1 曲線展示模塊53-54
• 5.4.2 彩色云圖動(dòng)態(tài)展示模塊54-56
• 5.4.3 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換56-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第6章 系統(tǒng)測(cè)試58-70
• 6.1 測(cè)試環(huán)境58-60
• 6.1.1 測(cè)試環(huán)境平臺(tái)58-59
• 6.1.2 模擬算例設(shè)置59-60
• 6.2 系統(tǒng)功能測(cè)試60-67
• 6.2.1 測(cè)試思路60-61
• 6.2.2 幾何模型靜態(tài)展示模塊測(cè)試61
• 6.2.3 細(xì)觀尺度計(jì)算模塊測(cè)試61-62
• 6.2.4 后處理模塊測(cè)試62-63
• 6.2.5 模擬結(jié)果驗(yàn)證63-67
• 6.3 系統(tǒng)性能測(cè)試67-69
• 6.3.1 系統(tǒng)響應(yīng)能力67-68
• 6.3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性68-69
• 6.4 本章小結(jié)69-70
• 第7章 總結(jié)與展望70-72
• 7.1 總結(jié)70-71
• 7.2 未來(lái)工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：955790