基于有限元自动生成系统(FEPG)的组合网格算法

针对工程计算中经常出现的局部特性(特别是奇性)问题,和以往解决此类问题的算法的局限性,提出一种基于有限元自动生成系统(FEPG)的组合网格算法.该算法采用两套网格求解,在整个求解区域采用较粗网格,不考虑奇异的影响;而在奇异附近区域采用较细的网格,考虑奇异的影响;整体粗网格求解和局部细网格求解反复迭代,求得最终结果.该算法用于实际工程计算的迭代次数少,与常用的有限元方法所求得的解相符合,为求解大型实际复杂问题提供了一个好的算法和思路.     

一种求解含围带阻尼成圈叶片振动响应的高效方法

针对含围带阻尼成圈叶片的非线性振动响应计算时自由度多、迭代求解计算量大的问题,综合波传动法、高阶谐波平衡法及Receptance法推导了一种求解含围带阻尼成圈叶片振动响应的高效方法。根据成圈叶片结构周期对称的特点,采用波传动法,将含围带阻尼成圈叶片降阶为一个基本扇区进行振动分析,接触面的非线性摩擦力可由单个扇区的位移结合干摩擦模型求得;将降阶后单个扇区的时域振动微分方程由高阶谐波平衡法转化为频域代数方程,通过叶片正则振型的正交性对频域的振动方程进行解耦,并利用叶片局部非线性的特点对非接触面上的线性自由度进一步缩聚,从而减少非线性迭代的规模,提高计算效率。算例结果表明:采用所提求解方法的响应计算结果与采用整体模型的结果相差小于0.33%,计算时间缩短为原来的10%,验证了该方法的正确性、高效性,同时采用该方法研究了真实围带阻尼叶片的非线性振动响应。     

基于频域内动力XFEM和人工蜂群算法反演结构内部缺陷

结合频域内动力扩展有限元(Extended Finite Element Methods,XFEM)与人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法的优点,建立了反演结构内部缺陷的数值模型.阐述了动力XFEM的基本公式,给出直接滤频法迭代求解结构自振频率的过程.在迭代过程中,ABC智能算法通过整体和局部共同搜索,能够迅速地得到最优解,并可有效地避免陷入局部最优,XFEM通过水平集函数表征不连续区域,迭代过程中数值计算网格不需要进行重剖分.结合XFEM与ABC算法所建立的反演模型有效地减少了迭代的计算成本.采用频域内结构的前若干阶频率作为真实响应,考虑了惯性力影响,比静力响应只考虑劲度的变化更全面.结果表明:所建立的反演结构内部缺陷的数值模型能够准确地识别出结构内部单个缺陷的位置和大小.     

Spatial dynamic response of hinge joint voided slab bridge due to moving vehicles

以实际工程为背景,运用ANSYS软件建立铰接板梁桥有限元分析的空间模型,分析桥梁的动力特性,获得桥梁的动力分析模型,并编制车桥相互作用的求解程序,求解汽车荷载作用下桥梁的空间动力响应,采用此法能较全面地描述车桥相互作用情况.铰接板桥振动具有空间特性,横向间各板块共同参与工作,按梁模型计算结果明显偏小,这是不安全的.按桥梁空间模型求解桥梁动力响应,所得结果与实测结果相近.算例表明本方法适合于对此类型的桥梁进行动力响应分析.     

求解黑箱全局优化问题的一种改进的随机算法

提出了一个改进的随机算法求解黑箱全局优化问题,算法中使用的径向基函数插值是昂贵的目标函数的近似.算法在可靠的信赖域内通过简单而有效的方法选择下一个迭代点.在早期的迭代过程中,算法倾向于在响应面模型的全局最优值附近改善响应面模型的局部逼近精度.它可能暂时陷入局部最优,但它有能力在之后的迭代中探索可行域中的其他区域并改善响应面的全局逼近精度.数值实验结果说明了该算法的有效性.     

考虑下部结构支承刚度的大跨度屋盖风致响应分析

在对广州国际体育演艺中心实施刚性测压模型风洞实验的基础上,对分别采用整体模型与简化整体模型对其上部大跨度空间屋盖钢结构的风致动力响应进行对比分析与研究。同时,在分析结构风致振动响应计算方法时,分别采用传统的多阶自由振动模态和基于荷载的Ritz向量模态进行对比分析,其中基于荷载的Ritz向量求解所需的初始荷载模式通过本征正交分解(POD)技术获得。研究结果表明:简化整体模型风致响应的计算结果比整体模型的风致动力响应稍大,其主要原因是在采用相同数目的参振模态时,简化整体模型所包含的对屋盖风致响应有直接贡献的模态比整体模型的模态多;所提出的基于屋盖表面风荷载的Ritz向量法求解仅使用少数参振模态,即可获得传统模态叠加法同样精度的风致振动响应,说明该方法是有效的。     

波动问题中桥梁转体结构等效动力计算模型

研究铁路环境振动在转体桥梁中传播的波动问题时,转体结构的模拟至关重要。精细化建模能够有效提高结果的准确性,但其建模过程较为复杂且求解需耗费大量计算时间。为了提高波动问题的求解效率,基于结构动力学中阻抗等效原则对转体结构复杂几何进行了简化,推导了等效计算公式,建立了等效的动力计算模型,通过将实测的加速度时程作为输入,求解结构振动响应,并结合精细化有限元模型和现场振动试验的结果验证其准确性。研究表明：本文所提出的等效动力计算模型可得到较为精准的响应结果,且求解时间仅为精细化有限元模型的29%。该模型具有建模简单、计算快速等优点,能够为研究转体桥梁波动问题提供一种新的建模思路。     

深水立管涡激振动单模态响应时频联合预报模型

利用基于圆柱体的受迫振荡试验数据提出的流体力模型,依据VIVANA的频域方法识别主导响应频率并建立升力和阻力模型,推导立管涡激振动单模态响应时频联合预报模型,在时域内通过迭代求解出立管的单模态涡激振动响应.结果表明:所推导的时频联合预报模型可用来预测立管的主导响应频率,对于低流速下激励出的单模态响应预报结果与试验结果吻合较好;对于高流速激励出的多模态参与的响应,整体响应及振型预测较好,但不能很好地预测出某些局部峰值.     

基于ISC-Kriging响应面法的桥梁抗震动力可靠度分析

响应面法是解决桥梁抗震可靠度中非线性和复杂性等问题的有效方法,但其存在代理模型类型和训练样本的选取问题.鉴于此,提出了基于样本填充准则(ISC)最优化和Kriging模型的改进序贯抽样响应面法.其以Kriging模型作为代理模型,结合蒙特卡洛抽样技术,利用Kriging模型优秀的预测值估计性能及独有的预测均方差估计能力,建立包含未知样本预测值和预测均方差的ISC函数,在迭代阶段通过求解ISC最优化问题,进行局部和全局的平衡搜索,逐一序贯产生后续训练样本.最后采用所提的基于ISC-Kriging改进响应面法对随机地震激励下某悬索桥的动力可靠度问题进行了计算分析.结果表明,所提方法具有较高的准确性、高效性.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.