计算软物质力学中心

计算软物质力学中心 

发布人:力材院    发布时间:2015-01-20    浏览次数:

     计算软物质力学中心是一个多学科交叉的研究团队,主要研究方向涵盖软物质力学、计算力学、材料力学和环境力学。主要任务是通过力学建模、数值模拟和机理试验,揭示软物质的力学和物理行为特征。 团队的主要目标是发表高水平学术论文、开发计算力学软件、解决软物质材料涉及到的关键力学问题。

主要研究方向为:

(1)        软物质力学行为的分数阶导数建模;该方向涉及土壤、人体组织和混凝土等软物质的力学建模。主要研究成果包括:导出了准确描述声波任意阶频率依赖能量耗散的唯象分数阶导数力学控制方程模型;发展了“反常”扩散过程的唯象分数阶导数多尺度控制方程模型,引进了正定分数阶时间导数和豪斯道夫分形导数概念用以幂律性质力学行为的建模。

(2)        高精度计算力学算法开发;主要涉及径向基函数插值、配点型无网格算法、Trefftz有限元算法、工程反问题分析、声波传播和功能梯度材料热传导特性的数值仿真模拟等方面的研究。该方向的主要研究成果包括:发展了非齐次问题仅需边界离散的边界节点法,提出了新的SJT矩阵特殊乘积,用以快速求解雅可比矩阵和解耦计算非线性板壳弯曲和振动问题。

(3)        材料多尺度建模和计算;该方向主要涉及:(1)颗粒材料(水泥基复合材料、陶瓷、粒子型复合等)体系的微/细观结构与宏观性能的多尺度模拟与定量表征技术;(2)不同空间尺度和时间尺度的材料力学性能模拟,揭示材料的多尺度耦合机理,准确描述其力学物理特性。主要研究成果包括:利用分子动力学方法对纳米材料(如单晶、多晶等)的物理力学行为进行模拟分析;提出了多孔介质、裂纹和裂纹网络等介质的逾渗理论;推导得到了微-纳米尺度的热-力耦合的原子-连续关联方程组以及本构参数的计算公式。

(4)        复杂介质中反常扩散建模; Fick定律不能准确地描述非均匀性和各向异性介质中溶质或粒子的反常扩散行为。我们尝试使用分数阶导数、分形导数和非常规统计方法建立复杂介质中反常扩散理论模型。主要成果包括:建立了描述各向异性介质中溶质运移的变导数扩散模型;提出了描述充分发展湍流中粒子加速度分布的扩展高斯分布统计模型;解释了非饱和土壤中水分扩散的尺度效应。

(5)        材料结构动力学与控制;包括时滞系统动力学与控制、耦合系统动力学行为分析等方面。

团队主要成员

陈文教授(负责人)、茅晓晨副教授、田霞博士、许文祥博士、孙洪广博士、傅卓佳博士