周转轮系自由度及运动分析的图论方法

在分析轮系图论模型的基础上,总结了图论模型应满足的基本条件,提出了更完善的图论模型,进而建立了行星单元体和拓扑单元回路的概念.基于图论模型,推导出了新的计算周转轮系自由度的公式,通过拓扑单元回路法提出了计算周转轮系传动比的新方法.该方法适用于计算机自动求解.算例结果表明,该方法正确、简单且高效.     

一些关联图的拉普拉斯谱和基尔霍夫指标

基于图G,定义了三种关联图G₁,G₂和G₃,其拉普拉斯矩阵可以经过恰当排序表出。利用图论和行列式的性质以及代数组合的方法,研究这些关联图的拉普拉斯谱和基尔霍夫指标,最后得出了相应的结果。     

线弹性有限元中的图论方法

本文将文[1]中建立的简化法则加以推广,使其不仅适用于无向图,而且也适用于有向图,不仅适用于求本征值和本征矢量,而且也适用于解线性方程组。 为了将上述法则应用于线弹性力学的有限元计算,本文建立了刚度赋权图,质量赋权图,本征赋权图之概念,从而把图论方法引入有限元。     

基于图论的拉普拉斯谱半径上界的研究

图谱理论的核心内容是图的各种谱,研究图的拉普拉斯谱半径的方法是图论中比较重要的环节。本文中主要利用非负矩阵行和和它的谱半径之间的关系以及代数不等式等方法来估计图的拉普拉斯谱半径的上界。     

赋权图的基尔霍夫指标

通过对非赋权图的基尔霍夫指标计算公式Kf(G)=n 1/λk 用范围的讨论,利用拉普拉斯矩阵的广义逆理论证明了该公式对于任意连通的赋权图成立,其中λk是赋权图的拉普拉斯矩阵的正特征值.     

基于小波包和支持向量机的结构有限元模型修正

提出了基于小波包变换和支持向量机(SVM)原理对大型空间网架结构有限元模型进行修正的方法.首先建立半刚性节点固结系数表示的空间网架单元刚度矩阵,通过对结构加速度信号进行小波包分析,提取小波包信号成分节点能量作为SVM模型的训练样本,建立SVM模型.其次由训练好的SVM模型,识别出节点的固结系数.最后将得到的节点固结系数代入空间网架结构的单元刚度矩阵,再由坐标变换得到修正后的结构总的刚度矩阵,从而实现网架结构的有限元模型修正.数值仿真结果表明该方法能对空间网架结构的有限元模型进行有效修正.     

基于极小代数赋权有向图最短路径求解算法

应用极小代数给出了求解简单有向赋权图最短路径问题的代数算法.该算法基于赋权有向图的直接距离矩阵A,在极小代数意义下计算k步最短路径距离矩阵Ak和最短路径距离矩阵A+,并依此确定出赋权有向图的最短路径以及最少步数最短路径.与Dijkstra算法相比较,所提出的代数算法求解路径规划问题能够较快地得到特定的最短路径及其长度.     

一种引入互斥关系的功能单元分配算法

为使条件分支数据通道中功能单元的分配结果得到进一步优化,在数据流图操作相容性分析中引入操作间互斥关系,并构建基于图论的分配模型.使用团划分算法在该模型上进行功能单元分配,同时提出一种针对功能单元分配问题的团划分启发式方法.不仅提高了团划分算法求解功能单元分配问题的计算结果一致性,而且使算法的收敛速度得以提高.根据实验结果,该算法得到的数据通道中所需功能单元平均减少了41%,同时执行速度加快了50%.     

2节点6自由度直梁单元

利用构造形函数的方法,得到了2节点6自由度直梁单元形函数表达式,运用变分原理,对梁单元的总势能进行变分导出梁单元的刚度矩阵和节点荷载列阵.以集中荷载作用下的Winkler基础梁为例,分别用2节点4自由度和2节点6自由度梁单元的有限元法计算了梁中点的位移和截面弯矩,计算结果表明:在相同精度的条件下,用2节点6自由度梁单元的有限元法有利于提高计算效率.图4,表1,参12.     

基于Newmark隐式时间积分方案的裂纹动态扩展的数值计算方法

扩展有限单元法(XFEM)是基于单位分解的思想,在常规有限元的位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,避免了常规有限单元法计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新划分网格的不便以及繁重的计算量,并且裂纹的扩展独立于网格.标准有限元在处理时间积分时,在裂纹不断扩展的过程中整体刚度矩阵的自由度也会不断地增大,从而导致迭代计算无法进行.本文基于扩展有限单元法模拟动态裂纹扩展的方法,提出了新的Newmark隐式时间积分方案.此方法将所有节点都富集Heaviside函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,即每个节点都有12个自由度,从而使得总体刚度矩阵式保持一致,避免迭代计算无法进行.同时,提出了一种稀疏矩阵技术来解决矩阵所占内存大和计算时间长的问题.     

模态分析中输电铁塔模型的进一步简化

以缩减输电铁塔模型动力自由度为目的,基于静力凝聚技术,在已有研究的基础上,考虑将现有模型的主要动力自由度中的竖向分量凝聚掉,使动力自由度再减缩1/3.将凝聚掉竖向动力自由度的有限元模型称为简化模型,利用MATLAB语言编程,对简化前后输电铁塔结构模型分别进行了模态分析.研究结果表明:简化前后输电铁塔结构模型的整体模态具有良好的一致性,凝聚掉主要动力自由度中的竖向分量,对整体模态分析结果的影响很小.今后在对输电铁塔模型进行模态分析时,可以忽略竖向动力自由度的影响.     

C1阶协调矩形薄板单元的对比分析

提出了一种直接由协调单元边界位移插值单元位移的特殊插值法,用于构造对称协调和完备的12节点参数薄板矩形单元,分离单元完备性条件和C1阶连续条件的相互影响,构造C1阶连续协调且完备的薄板单元,并构造出一种对称性更好的新型矩形协调薄板单元.该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性,列式清晰,形函数表达更符合常规函数,对有限元程序不必作大的改动,只需修改挠度插值函数,即可进行常规的有限元分析,从而解决了薄板矩形单元的C1阶连续性问题.研究结果表明:矩形协调单元的计算结果比非协调单元的计算结果精确,收敛速度快,稳定性强.     

考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法

利用考虑滑移的钢混凝土组合梁单元,建立了考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法.在粘结剪力和滑移微分控制方程的基础上,建立了关于组合梁单元杆端未知力的力法方程.在力法方程的基础上,给出了组合梁单元的刚度矩阵、杆端位移向量及杆端荷载向量并建立了刚度方程.为验证有限单元法的正确性,对试验梁进行了跨中挠度、沿梁高应变分布及梁端滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法与试验值吻合较好,计算结果可靠.     

基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法

基于有限元法中位移插值的思想,建立了基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法.该方法的基本思想是在自由子结构法的基本变换基础上,实施对接界面坐标的第二次坐标变换,并利用第二次坐标变换矩阵,有效缩减了结构体系的广义自由度,从而提高了计算效率.通过对一个两端固定梁进行模态分析,并对比缩减界面自由度前后梁的前10阶主频计算值,验证了该方法的可行性.与界面广义自由度模态缩减法相比,二者的主要精度基本相同,该方法计算效率更高,工程应用更加方便.最后,讨论了插值基点的选择方式对计算精度的影响.计算结果表明:参与模态分析的插值基点数量越多,计算精度越高;当插值基点均匀分布于对接界面上时,计算精度最高.     

Mechanical analysis of functionally graded plates based on the input data of metallographic diagrams

A microelement method for scale-span analysis of material microstructure and member macro response has been proposed. Instead of material parameter input for traditional mechanical analysis, the method is based on the input of metallographic diagram information. In order to express the material microstructure, this method arranges concentrated microelements in ordinary finite element before calculation, and transfers the node degrees of freedom of each microelement into the ones of the same finite element via compatibility conditions. This method can realize direct transition analysis from material microstructure to macro responses of members, while computation elements and degrees of freedom are equal to those of ordinary FEM. Based on the complicated microstructure diagrams proposed by material metallographic diagram, the mechanics responses of functionally graded plates are calculated and 3-D distributions of macro-mechanical variables and identical stress lines tendency on microstructure are given.     

关于弦图的团序列

设G=(V,E)是一个有限无向简单图,C_k是G中具有k个点的完备子图的数目。序列(C_1,C_2,…)称为图G的团序列。本文给出了整数序列是弦图的团序列的充分必要条件、两个弦图有相同的团序列的充分必要条件和弦图k连通的充分必要条件。     

横观各向同性层合板理论编程实现与验证

板式构件因自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板（壳）单元。文章基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验。首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系。随之,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mindlin-Reissner中厚板理论的DKT、DKQ、DST、DSQ板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法。最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响。     

基于非结构网格的中子输运方程计算方法研究

针对非结构网格下中子输运方程的求解方法问题，分别研究了球谐函数（Pn）有限元方法、离散纵标（Sn）有限元方法、三角形穿透概率方法和三角形节块Sn方法的计算模型．结果表明：有限元方法具有比较高的计算精度；Pn方法避免了Sn方法中的“射线效应”现象，而Sn有限元方法则具有容易处理真空边界条件的优点；三角形穿透概率方法的计算时间最快；三角形节块Sn方法则可以保证在计算较快的情况下同时具有较高的计算精度．根据上述4种方法分别研制了相应的计算程序，利用基准题进行了验证并分析了各自的优缺点，计算结果表明每种方法均能得到满意的计算精度．     

一种由平面矩形单元转化而来的十字形平面刚架单元

文章提出了一种用平面刚架结构来替代平面问题连续体的有限元方法,将平面连续体离散为5结点15自由度矩形单元,再将矩形单元转化为十字形平面刚架单元;先求出外载荷作用下平面刚架结点位移、结点力,再由虚拟力求梁横截面变形引起的十字形单元结点力,将各次所求结点力叠加,得矩形单元结点力;并编制计算程序,进行数值计算和比较,表明该方法可行。     

底部钻具组合三维静力分析的新方法

利用二阶埃尔米特插值函数把空间梁单元的结点自由度由６个扩充到８个,使井眼曲线的二阶导数连续,提高了计算精度。在１６自由度梁单元形函数矩阵和应变分析的基础上,推导了１６自由度梁单元的线弹性刚度矩阵、线弹性几何刚度矩阵和单元结点等效载荷列阵。考虑轴向力的非线性影响,应用该方法对底部钻具组合的钻头侧向力进行了线性分析。计算结果表明,考虑二阶导数的影响,可以提高计算精度。