采用内嵌边界方法模拟流体中颗粒运动的并行算法

提出了一种采用内嵌边界方法模拟流体中颗粒运动的并行算法．当计算区域分区并行时,该算法能够很好的处理颗粒穿过亚区域边界时颗粒与流体之间的耦合问题．模拟计算了两维颗粒在密闭方形区域中自由沉降问题来验证该方法的有效性．     

具有无界控制线性系统指数能稳的几个等价条件

证明了对Ｈｉｌｌｂｅｒｔ空间中具无界控制线性系统，控制系统指数能稳，任意初始状态处容许控制集非空，和某Ｒｉｃｃａｔｉ方程或ＬＱ问题可解三者之间也是等价的，这一结论不需要任何假设条件，能应用到有界或无界区域上具Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ，Ｎｅｕｍａｎｎ边界控制或点控制的抛物系统。     

港口非线性波浪三维耦合计算模型研究

建立了外域用差分求解高阶Boussinesq方程、内域用有限元求解Laplace方程的三维非线性波浪对船作用的时域计算耦合模型.研究了该类三维耦合模型的匹配条件,耦合求解过程和内域、外域公共区域长度的确定,探讨了内域有限元网格的剖分方法.把该耦合模型的计算结果与实验结果、内域用Euler方程的耦合模型计算结果进行了对比,结果表明该耦合模型具有满意的精度,适用于模拟较大区域内波浪对三维船等固定物体的作用,为今后近海岸大区域非线性波浪对三维非规则物体作用的时域计算和三维分区计算提供了参考.     

模拟波在弹性固体无限域中传播的有限元与动力无穷元耦合方法

主要目的是概述用于模拟波在弹性固体无限域中传播的有限元与动力无穷元耦合方法.该方法可同时模拟近域介质材料的复杂性和远域介质的无限延伸性.以描述二维和三维弹性和粘弹性固体介质中的波动方程为基础,推导了动力无穷元的质量矩阵和刚度矩阵.所建立的二维动力无穷元模型可同时模拟P波和SV波在该单元中的传播;而所建立的三维动力无穷元模型则可同时模拟P波,S波和Rayleigh波在该单元中的传播.有关计算结果表明:有限元与动力无穷元耦合方法既可从物理概念上、又可从数值方法上较为精确地模拟波在弹性和粘弹性固体无限域中的传播,为解决在科学研究和工程实践中所涉及到的无限域问题提供了一种先进的科学研究工具.     

最少变量数边界元提取三维VLSI互连电感与电阻

为得到高频复杂结构三维互连电感与电阻需求解电磁场涡流问题. 提出一种三维涡流计算模型, 在导体与无限大自由空间中利用矢量磁位表示其中的电磁场, 得到间接边界积分方程, 并利用边界元离散化技术进行求解. 这种方法避免对导体体积区域进行离散; 作为一种间接边界元方法, 它具有最少的变量数; 由于不对导体中的电流方向进行限制, 可以计算互相垂直导体之间的互电感和互电阻. 数值计算结果利用2-D解析解进行了验证; 计算了互相垂直导体在不同频率和间距下的互电感和互电阻.     

具无界控制线性系统指数能稳的几个等价条件

证明了对Hilbert空间中具无界控制线性系统 ,控制系统指数能稳 ,任意初始状态处容许控制集非空 ,和某Riccati方程或LQ问题可解三者之间也是等价的 .这一结论不需要任何假设条件 ,能应用到有界或无界区域上具Dirichlet,Neumann边界控制或点控制的抛物系统     

近场动力学与有限元方法耦合求解复合材料损伤问题

本文提出了一种求解纤维增强复合材料破坏问题的近场动力学方法(peridynamics, PD)/有限单元法(finite element method, FEM)耦合方法.根据PD方法求解含裂纹等不连续问题以及FEM高效求解的优势,将模型划分为PD区域、FEM区域和耦合区域.其中包含裂纹的区域采用PD建模,其他区域采用FEM建模,两区域的结合部分为耦合区域.该耦合方法操作简单, PD粒子与FEM节点之间没有重叠区域. PD粒子与其域内所有粒子(包括PD粒子和FEM节点)以非局部方式连接, FEM节点与其周围的所有粒子以有限元方式相互作用.该耦合方案模拟的复合材料损伤状态与纯PD方法模拟结果相符,但该耦合方案可有效地提高计算效率.     

基于非协调边界元法的膜结构-风耦合研究

小扰动位势理论在低马赫数的空气动力学问题中,得到了广泛的应用,对于指导工程设计有着重要意义．在土木结构风工程中,结构体均处于低速的风场中,而且空气黏性小,边界层厚度薄,可以忽略边界层引起的较小剪切力,仅仅考虑风压的影响．本文基于小扰动位势理论,应用非协调边界元法（BEM）和有限元法（FEM）,采取弱耦合策略对风．膜结构进行了流固耦合分析．由于要计算的流场域边界非连续光滑,有尖角和尖边存在,弓l入了非协调边界元技术,使得计算精度大大提高．另外,对于系数矩阵不对称的大型边界元方程组,引入了非常高效的预处理GMRES迭代算法,使得边界元法的优势得到了充分发挥．若干算例验证了上述处理的正确性和有效性．     

玻壳压制成型中残余应力的数学建模与模拟方法

玻壳成型过程中产生的残余应力对制品质量的影响很大。在分析玻壳成型特点的基础上，建立了玻璃压制成型过程中残余应力计算的数学模型。其中材料假定为热流变简单粘弹性材料，忽略了成型中的流动应力，讨论了模型问题的平衡推论及兼容性方程，并详细分析了成型中不同阶段的边界条件。模型的数值求解采用了薄层理论，并通过空间方向上的有限元和时间上的有限差分来进行。所提出的模型及求解方法可以很容易地扩展到通常的玻璃压制成型过程，也可用于分析许多与玻璃压制成型相关的问题，具有较广泛的参考价值。     

非饱和土水力和力学性状耦合的弹塑性模型研究进展

对非饱和土力学的研究现状进行回顾，在总结前人研究成果并结合当前研究趋势的基础上介绍了能耦合模拟非饱和土水力和力学性状的弹塑性模型。该模型综合考虑到了饱和度对应力应变关系和强度以及变形对水力性质的交叉影响。给出了将耦合弹塑性模型应用于非饱和土体固结问题中进行有限元数值计算的公式。     

手舟骨的有限元建模及其损伤分析

目的 基于医学DICOM格式的图像,不经过二次转换并快速且准确的建立舟骨有限元模型,从而得到可以用于舟骨应力分析的有限元模型,并通过模拟手舟骨损伤来分析不同的受力特点. 方法 选择健康成年男性志愿者,进行高精度螺旋CT扫描,将得到的DICOM 3.0医学图像数据,导八MIMICS医学影像软件并生成实体模型,然后应用通用有限元分析软件ANSYS 11生成有限元模型.约束边界条件,模拟舟骨轴向压力进行加载,得出舟骨有限元模型上的应力分布与应变结果,并模拟舟骨不同损伤的力学改变. 结果 建立的舟骨三维有限元模型共有节点73588个,单元397344个.所建模型结构完整,空间结构准确,单位划分精细,轴向压力作用下加栽模拟形象、逼真,客观反映舟骨三维解剖形态结构和生物力学特点. 结论 应用高精度螺旋CT成像的DICOM 3.0数据,并与MIMICS和ANSYS相结合的方法快速建立舟骨的三维有限元模型是切实有效和可行的;有限元方法可较好的分析手舟骨及其损伤的生物力学特点.     

基于均匀设计法的有限元网格划分与精度提高

本文首次运用均匀设计法的理论到有限元网格划分与精度提高领域,借助MATLAB程序计算,可以得出网格划分的关键点。运用二次开发的理念,在有限元网格划分时进行二次优化。具体思路是在求解同一个工程问题时,分别用均匀设计的方法计算得出结果（应力最优点）,再与有限元方法计算得出结果（应力梯度）比较,应力变化图如果吻合,可以在有限元划分网格时使用MATLAB优化的关键点来加密网格。因为结果相等说明均匀设计得到的优化点等价于变化梯度大的点,加密梯度变化大的点当然精度更高。后面的计算结果证明均匀设计法相对自适应网格划分时的优越性,为全部单元都加密时带来结果失真的问题提供了一种有效的解决方法。     

基于Pro／M对齿轮泵齿轮轴的精确建模和模态分析

以Pro／E为平台,依据方程精确建立齿轮泵的齿轮轴三维实体模型,并以振动力学和有限元理论为基础,建立齿轮轴的有限元模型,利用Pro／E集成环境Pro／MECHANJCA对其进行模态分析,计算出其前4阶固有阵型和固有频率,为齿轮泵的齿轮轴优化设计提供理论依据;为其动力响应的计算奠定了基础;为改善齿轮泵的动态特性、避免共振的发生、提高其工作的可靠性提供了一种方法。     

基于有限元方法的圆简直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题,运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上,采用电磁场分析的专用软件AnsoflMaxwell2D对样机的瞬态特性进行仿真分析,得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线;并在加额定电压条件下,研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化,将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

一种岩石损伤流变模型及数值分析

根据石膏角砾岩的蠕变特性,建立石膏角砾岩的损伤流变模型;推导有限元计算中黏弹塑性损伤流变模型黏性应变的计算公式,结合初应变法的基本原理,分析模型的有限元求解过程;用MATLAB编制了损伤流变模型的平面应变有限元计算程序。利用编制的程序对石膏角砾岩蠕变试验进行有限元分析,有限元计算结果与蠕变试验结果吻合得较好,表明采用统计损伤理论研究岩石的非线性流变是可行、有效的。     

基于ANSYS的汽车起重机焊接式整体驱动桥壳有限元分析

首先简要介绍了有限元法的应用以及焊接式整体驱动桥壳,然后利用三维建模软件UG建立实体模型并进行转化,在有限元软件ANSYS中进行了仿真分析和计算,分析了驱动桥壳在典型工况下的应力和变形,为汽车起重机驱动桥的强度和刚度评价提供了所需数据。有限元方法的利用可以降低产品设计开发成本,减少试验次数,缩短设计开发周期,提高产品质量。     

基于ANSYS的石油井架风载的有限元分析

为了研究全自动带压修井机井架承受风载的受力情况,找出井架结构的应力集中点,利用有限元分析软件ANSYS对其进行实体三维建模,施加风载荷并求解,得到结构在各个方向上的应力云图以及变形图;找出结构在承受风载的薄弱处;避免出现较大应力。这对于提高井架的质量非常有益。此方法可以有效地获得和真实工矿相符合的结果;令石油井架稳定性达到了要求;对类似结构的设计分析也具有一定的参考价值。     

基于有限元方法的圆筒直线感应电机边端效应分析

本文采用基于有限元方法的Maxwell 2D软件对圆筒直线感应电机进行磁场研究和运动仿真。仿真结果表明电机推力随速度的增加出现明显下降,验证了边端效应对电机性能影响的理论分析。     

采煤机截割部行星架的可靠性分析及优化设计

本文首先应用三维实体建模软件Pro／E、通用有限元分析软件ANSYS和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了采煤机截割部虚拟样机模型,对其进行了动力学仿真分析,得到了行星架所受的外载荷并编辑生成载荷文件;然后将载荷文件导入ANSYS中,施加载荷和边界条件后,进行有限元分析,得到了行星架应力分布及变形情况;最后应用疲劳分析软件Nsoft对行星架进行疲劳寿命分析,得到了行星架的寿命情况。根据分析结果,应用ANSYS的优化设计模块对其进行优化设计,为采煤机截割部行星传动系统的可靠性设计提供了重要的依据。     

基于Benchmarking技术的汽车侧面碰撞建模与仿真试验

介绍了Benchmarking技术的概念和基本工作流程,并根据某车型所进行的Benchmarking数据,建立了包括车身结构、发动机和底盘系统在内的整车有限元分析模型根据ECE R95法规进行了整车侧面碰撞仿真试验,通过对比仿真试验的结果与实车侧面碰撞试验的结果,验证了模型的有效性。本文的研究方法为Benchmarking技术在汽车碰撞安全分析上的应用提供了参考。