用加权有限差分－边界元耦合方法研究瞬态温度应力场问题

本文用加权有限差分－边界元耦合方法对瞬态温度应力场问题进行了研究，由于这种差分格式是无条件稳定的，合理选取加权因子值使计算在采用较大时间步长条件下仍可得到较精确的结果．文末计算了泵体的瞬态温度及其相应工作应力场（即内压和变温引起的应力场）．计算结果表明：采用该方法计算瞬态温度场，比有限元法未知量少，同时结果稳定，收敛性好，是一种简便有效的方法。     

波在不同组分功能梯度材料介质中的传播特性

采用有限体积法构造了功能梯度材料中波动方程的显式差分方程,结合冻结系数方法和Fourier方法证明了差分方程是条件稳定的,并得到了差分方程的稳定性条件,然后通过与已有结果的对比证明了差分方程的正确性;计算了不同组分功能梯度材料板在瞬态位移激励下的动态响应,分析了组分幂函数变化对波到达末端时间、波幅、应力等的影响。     

有限差分法在圆柱辊子温度场及热应力场计算中的应用

本文根据差分原理推导出温度分布关于轴对称柱坐标系无内热源情况下稳定温度场与不稳定温度场的差分方程计算公式,并以数值积分形式的计算公式来近似理论公式计算热应力场,二者结合起来可以解决圆柱辊子温度场及热应力场的计算问题。计算结果表明沿辊子横截面的应力分布规律与理论分析一致,计算数值同理论解相接近,并符合实测结果。此种计算方法可应用于冷轧辊进而可以解决连铸机二冷区夹辊及拉矫机拉辊的温度场及热应力场的计算问题。     

三维流动时间相关法数值计算

本文系研究采用显式差分方程时间相关法求解三维可压缩湍流的数值计算。它可应用于求解瞬态及准稳态流动。本方法具有程序编制简易和占用计算机内存少的优点，尤其后者对三维流动的求解是至关主要的。文中述及所采用差分格式的具体型式，推荐采用具有守恒和输运性质的第二迎风差分格式(亦称第二上风差分格式)作为对流项的差分格式。并对计算程序及其某些专门技术作了介绍。作为实际应用的示例，简示了求解四角喷燃锅炉炉膛的瞬态冷炉空气动力场的计算流态。     

数值计算用于瞬态四波混频理论分析

采用差分方法数值求解瞬态四波混频耦合波方程，给出两种差分格式并进行数值计算，所得结果与实验基本相符。     

一种新的不稳定导热有限差分格式

本文提出不稳定导热问题的一种新的有限差分格式。这种格式根据所取时间、空间步长及边界条件确定相应的温度加权因子。这样给出的差分格式与C-N格式计算量相同,但准确性却明显提高,并且是无条件稳定的。     

桥梁大体积混凝土施工温度场与温度应力的仿真分析

采用三维瞬态温度场理论,运用有限元程序ANSYS的通用平台,建立大体积混凝土温度场与温度应力有限元计算模型,对湖北野三河大桥3#主墩混凝土的温度场与温度应力进行仿真分析,计算了大体积混凝土内部温度场及仿真应力场,并与实测结果进行比较,结果显示所建立的有限元分析模型可以较好地计算混凝土施工时的温度场与温度应力。     

采用热固双向耦合模型的转子热应力计算方法研究

为准确计算汽轮机转子在启、停机过程中的热应力,建立了转子瞬态温度场、应力场分析的热固双向耦合轴对称计算模型。该模型在考虑转子温度场对应力场影响的同时,也考虑了应力场对温度场的影响。采用热固双向耦合有限元模型计算了某超超临界660MW超高压转子的瞬态温度场和热应力场,并研究了热固双向耦合和单向模型计算结果的差异。计算结果表明:在转子启动过程中,温度与变形之间的耦合作用会随主蒸汽和转子表面温差增大而增强,当转子表面初温与主蒸汽温差为280℃时,两种模型计算出的转子最大热应力相差6.6%。因此,在转子表面热冲击较大的情况下,应选择热固双向耦合模型进行转子热应力计算。     

采用有限差分方法求解固体弹性应力场(英文)

为了采用全有限差分方法进行涡轮气热弹耦合计算,研究了固体弹性应力场计算的物理模型,给出了任意曲线坐标系下的控制方程.同时研究了定常问题的有限差分求解方法和边界条件的给定,编制了定常问题的应力场求解程序;并通过对具有解析解的受集中载荷的悬臂梁和一端受径向集中力的曲梁进行数值计算来验证该固体弹性应力场的求解方法.结果表明,边界条件的二阶精度处理的格式所得结果与解析解数据吻合得较好,而一阶精度格式结果与解析解有较大的误差.     

基于瞬变磁偶极子的正演算法

以时域有限差分方法为技术手段,研究了瞬态电磁法中磁偶极子瞬态场的初始条件实现方法,提出了一种带边界条件的瞬变磁偶极源正演算法。文中先利用数值积分和Gaver-Stehfest变换等方法,实现了频域瞬态偶极源至时域空间分布的计算,采用高阶差分方法克服二阶差分方程带来的计算不稳定性。然后结合地-空边界和地下边界条件,获得瞬态磁偶极子源的初始场分布,模拟了电波在地下的扩散过程,并给出了地表的电动势响应曲线。算例的对比结果验证了文中算法的有效性。     

三维瞬态热传导问题的无网格对称粒子法

为了准确分析瞬态热传导问题,构造了一种三维无网格对称粒子法。首先,基于泰勒级数展开和加权最小二乘方法导出了一阶导数的对称粒子近似。然后,利用得到的粒子近似离散一阶导数,建立了求解三维瞬态热传导问题的无网格对称粒子法。应用该方法计算了各向同性介质中的瞬态热传导问题,得到了典型时刻的温度分布,计算结果与解析解吻合良好,验证了该方法的正确性。进一步将该方法应用于各向异性介质热传导和非线性热传导问题,计算结果与有限元法的计算结果非常接近,说明该方法对于复杂热传导问题的求解也是可行的。     

层合复合材料自由角附近层间应力场的数值分析

对层合复合材料自由角附近的层间高应力问题,提出了一种三维有限差分法方案计算层合复合材料在变温下的自由角附近的应力场。对文中给出的[90°/0°]s对称铺层和Ni/Al层合复合材料及两个算例,有限差分方案的结果以前所提供的半解析解结果更接近三维有限元计算结果。同时对纤维任意铺设的碳纤维增强塑料的算例进行了计算,发现有限差分方案的结果也和三维有限元计算结果符合的很好。这种有限差分方案所得的解是稳定的、收敛的。文中还就所计算的例子的应力场和层间破坏之间的关系进行了讨论,发现层间剥离应力,即正应力可能是层间破坏的主要因素。     

三维离散纵标中子输运稳态及瞬态动力学计算

基于著名输运程序DOT4．2，开发了三维离散纵标中子输运稳态及瞬态动力学计算程序．对时间变量采用直接的无条件稳定且具有高精度的全隐式向后差分格式进行离散处理，将瞬态输运方程转化为各个离散时间步上的固定源型稳态中子输运方程进行求解．通过对TAKEDA基准题及输运瞬态基准题的校验计算表明：该三维稳态程序能准确地给出有效增殖系数以及各区的区域平均中子通量密度，其相对误差分别小于0．1％和4．0%；对于缓发超临界和瞬发超临界问题，三维瞬态程序的计算结果均与参考值吻合良好．本三维程序可以为复杂反应堆堆芯的临界计算和瞬态动力学特性分析提供一个有效而准确的分析工具和手段．     

采用传递函数法进行过程优化的灵敏度分析

为提高非线性优化分析的计算效率 ,对于受温度和机械载荷作用的运行过程优化这一类非线性很强的优化问题 ,根据其目标函数和约束函数的灵敏度分析占据了大部分的计算量的特点 ,从瞬态温度场中热惯性作用的影响出发 ,采用了传递函数法进行温度、应力场及灵敏度分析。其优点是只需再进行一次详细有限元分析就可得到各种复杂温度变化引起的响应及灵敏度。实际算例表明 ,采用该方法可以大大提高计算效率 ,同时又能够保证足够的计算精度     

铸造残余应力有限元分析

本文扼要介绍铸铁件在浇注后凝固过程中瞬时温度场及残余应力场的计算原理和方法。方法的特点是:通过实验测定铸铁件边界上若干点的温度动态曲线,并将求解瞬态温度场的问题,转化为求解准稳态温度场的问题,利用ADINAT程序计算各瞬时的温度场。计算结果与实测值吻合得相当好。然后以各瞬时温度场为依据,利用ADINA程序累加计算铸件由高温冷却至室温时的残余应力场。应力水平为5kg/mm~2,并绘制了相应的应力分布图。     

受潮汐影响的河道水面线数值分析

本文采用四点加权隐式差分格式应用牛顿－拉普逊迭代法，计算了受潮汐影响的 河道的洪水过程．计算中提出了断面概化面积与实际断面积相等的原则；并对差分格 式中的加权系数ａ值进行优化，得出ａ在（０．５，０．７）内耿值收敛快、精度高、稳 定性好，而且对时间步长的选择要求可以放松，节省了计算时间，计算结果与原型观测资料相吻合．     

复杂射击规范下枪管温度场数值分析与试验研究

针对复杂射击规范下射击过程中的瞬态热冲击引发的枪管寿命问题,建立了枪管1维瞬态传热的数学模型.基于能量平衡法和交替隐式差分格式（ADI）,推导了内节点及边界点的有限差分方程,并以某5.8 mm步枪枪管为对象,在经典内弹道数值计算结果的基础上,编程求解了连续射击150发弹过程中枪管的温度场分布.最后,采用红外热像仪对枪管外壁温度进行了测试,数值仿真结果与实验结果吻合度较高,验证了所建模型及采用的算法在复杂射击规范下的有效性.      

明渠、河网非恒定流的有限元数值解法

本文从Галёркин加权余数法出发,导出一维非恒定流的有限元数值计算模式,不仅可以用于一般明渠和河网情况下的水力计算,更可与二维非恒定流进行联合运算以克服一般所采用的有限差分法的不足.本模式在空间方面,采用二节点拉格朗基线性单元,而在时间方面,采用加权差分,属于无条件稳定,其计算模式与六点隐式差分格式相当.本模式曾以长江下游段的实测资料作为对比验算,所得结果与实际情况有较好的吻合.     

考虑进气效应和非线性接触的活塞瞬态应力研究

针对经验公式计算活塞顶面传热边界不准确和热应力计算中引入位移约束产生人为应力集中的问题,采用燃烧模拟和有限元方法构建非线性接触对,研究活塞瞬态应力。首先,燃烧模拟仿真得到活塞顶面传热边界条件,并实现向有限元模型的瞬态映射;然后,用非线性接触模拟热和力在构件间的传递,对比有、无进气冷却效应下的活塞瞬态温度场,结合测温试验进行温度场验证,对比有、无非线性接触的活塞热应力场;最后,结合机械负荷,进行在交变热-机械负荷作用下的活塞瞬态应力场分析。计算结果表明:采用燃烧模拟和有限元方法进行活塞瞬态温度场研究,能更准确地反映活塞顶面温度在时间上的波动和空间上的不均匀;非线性接触改善了施加位移约束产生的人为热应力集中问题,对比排气侧,活塞进气侧的热应力高出11.9%;热机耦合应力不是热应力和机械应力的简单叠加,且热、机械应力有一定程度的相互抵消。     

一种基于纹理特征的图像检索算法

本文介绍了一种基于纹理特征中心加权的图像检索算法.计算差分矩阵进行纹理的相似度比较,并且根据图像中心的重要性,对图像不同像素的差分值采用不同的加权系数,越靠近图像中心加权系数越大.最后,与差分直方图进行比较,实验表明,本文算法具有比较好的检索结果.