用无网格径向点插值法分析中厚板的弯曲问题

利用无网格径向点插值方法对四边固支和四边简支中厚方板以及悬臂中厚梯形板的挠度和应力进行了分析和计算.编制了该方法的计算机程序,研究了计算结果的精度和收敛性.由于该方法是采用径向基函数耦合多项式基函数来构造形函数,其插值函数具有Kronecker Delta函数性质,可以和有限元法一样很方便地施加本质边界条件.而且该方法是基于节点信息而不是基于单元或网格信息,所以用该方法求解薄板问题时也可以避免剪切自锁现象.算例结果表明,用无网格径向点插值法分析中厚板的挠度和应力问题所得计算结果与已有文献解以及有限元解都十分地吻合,并且具有效率高、精度高、收敛性好和易于实现等优点.     

基函数应用于插值多元样条

本文借助于代数几何技巧构造了具有三次代数精度的基函数。这些基函数计算起来要比E.L.Wachspress定义的楔函数简便且可用于确定多边形域D在三角剖分Δ下空间S′3(Δ,D)中插值多元样条U(x,y)存在的充分必要条件。     

旋转结构非轴对称变形的有限元分析

利用旋转结构的几何特殊性,将位移沿环向展开为Fourier级数,在子午面内将旋转结构进行有限单元剖分,从而大大地减少了网格剖分的工作量和计算机的分析时间.为便于分析旋转壳,采用没有转角的8节点退化等参单元,可以方便地应用于组合结构的有限元分析.     

任意三角剖分下的C~1-有理样条函数及基函数

采用结点基的方法，结合研究多元多项式样条函数的光滑余因子方法的思想，解决了任意三角剖分下的Ｃ１－有理样条函数的存在性，并得到了任意三角剖分下具有最少自由度的Ｃ１－有理样条函数类．构造了具有３次代数精度的有理插值算子及其相应的全部Ｃ１－广义楔函数的简便的显示表达式。     

任意三角剖分下的C^1—有理样条函数及其函数

采用结点基的方法，结合研究元多项式样条函数的光滑余因子方法的思想，解决了任意三角剖分下的Ｃ＾１－有理样条函数的存在性，并得到了任意三角剖分下具有最少自由度的Ｃ＾１－有理样条函数类，构造了具有３次代数精度的有理插值算子及其相应的全部Ｃ＾１－广义楔函数的简便的显示表达式。     

基于SBFEM和样条插值的多边形偶应力/应变梯度理论单元

偶应力/应变梯度理论是刻画材料在细观或微观尺度的应变非局部化现象的理论,其基本方程是在传统连续体力学二阶微分方程基础上增加含有材料长度参数的四阶微分方程.偶应力/应变梯度理论有限元的节点参数包含位移的函数值和导数值,并由C0-1和C1增强分片检验要求单元对位移函数满足2次完备性和C0连续.相比三角形和四边形单元,构造具有高阶完备性的多边形单元形状函数更有难度,目前还缺少用于求解偶应力和应变梯度理论的多边形单元的研究.本文采用比例边界有限元方法(SBFEM)和基于离散Kirchhoff理论的多边形薄板样条单元(DKPS)相结合的方法,构造用于求解偶应力/应变梯度理论的多边形单元(SBFEMd3-DKPSd2).分别用SBFEM中环向3次单元和DKPS单元计算单元应变和应变梯度的刚度矩阵,避免了单元形状函数表达式的计算,并满足偶应力/应变梯度理论分片检验的要求.数值算例显示,该单元对凸多边形、非凸多边形和1-irregular退化的网格都有很好的计算精度.     

一种新的样条基函数的构造及其应用研究

样条函数是一种广泛应用于求解力学问题的数学函数。为了应用样条函数进行结构分析,需要构造一组样条基函数。本文用位移参数法构造了一组新的样条基函数φi（x）,并利用该样条基函数建立了三角形厚薄板的位移函数。用该函数就可以建立三角形厚薄板样条子域。算例分析表明：用新构造的样条基函数所建立的样条子域,计算精度高,能方便地处理边界条件,具有厚薄板通用性,且没有剪切闭锁现象。     

多边形单元上有理函数插值的误差估计

采用有理函数可以在任意凸多边形单元上,构造出满足单元间协调性要求的插值函数.对多边形上的有理函数插值的误差进行了分析,利用有理函数插值形函数的性质和二元函数的Taylor展开式,证明了有理函数插值的误差估计不等式。     

用高阶有限元素法模拟双侧向测井仪器在层状介质中的响应

利用有限元法模拟双侧向测井响应,基函数的特性对有限元计算效率和精度影响较大.当基函数为线性函数时,要达到理想的仿真精度需要采用十分稠密的网格剖分,这将导致计算量增加从而影响仿真效率.采用高阶基函数插值,模拟双侧向测井响应,结果表明,稀疏的网格剖分在采用高阶基函数时仍然可以保证较好的仿真精度,同比线性插值基函数,高阶基函数具有高效率和高精度特点.针对深侧向截断误差较大的问题,通过优化网格划分和边界处理方法可提高深侧向结果精度.     

基于超单元形函数坐标变换的有限元网格剖分和冷却水管网格二次剖分方法

当用Ansys的前处理模块进行网格剖分建模时,映射网格剖分受到许多条件限制而自由网格剖分不容易控制,往往不能按照自己的意愿进行网格剖分,并且剖分出来的网格不规则.针对这一问题,采用超单元网格剖分的建模思想,通过基于形函数的坐标变换,用Fortran语言编程实现网格剖分.用该方法进行网格剖分,不但易于控制网格单元形状大小,而且便于修改网格.并且,用超单元的高次形函数进行坐标变换,可以很好地对曲边曲面形状的结构模型进行网格剖分.大体积混凝土的温控防裂一直是人们非常关注的问题,而冷却水管技术是一种有效可行的温控防裂技术.在超单元的基础上实现了添加冷却水管的网格二次剖分方法,使大体积混凝土的水管冷却仿真计算得以实现.     

离散剪切约束的4节点矩形弯曲单元

提出一种基于Ｍｉｎｄｌｉｎ理论的４节点矩形薄板单元，该单元满足应变能正交准则下的收敛性充要条件，具有插值方式简单和相当二次数值精度等优点。在避免单元剪切自锁中，引入较严格沿单元边界法向剪切应变约束处理技术，使单元具有真实Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ单元的变形特点。     

构造薄板弯曲单元的新途径

为了简化Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ 薄板弯曲单元的推导过程，提出了一个构造此类单元的新途径——假定曲率第一不变量的方法．证明了单元的能量积分实际上可以分为两项：第一应变不变量的域内积分和边界项的线积分．因此，只要根据单元边界的网线函数确定出第一应变不变量．单元刚度阵也就唯一确定了．给出了一个九参三角形单元的推导过程，显示出本文方法对简化计算的确是十分有效的．     

壳体强度和稳定性的非线性有限元分析

采用性能良好的离散克希霍夫三角形板壳单元，推导了非线性公式，包 括几何和物理两种非线性，可用于计算非线性平衡路径和极值载荷，给出非 线性分支屈曲分析。计算了几个算例，与已有的结果有良好的符合。     

薄板稳定性分析中的一个精化不协调元

基于直接刚度法建立的十二参数任意四边形薄板精化不协调单元,采用三次和线性插值函数的某种组合构造了其单元几何刚度阵,并着重对几何刚度阵进行精化,给出了精化几何刚度阵显式。数值结果表明,其收敛速度快、精度高、易于实施。     

将三角形薄板元推广为厚板元的解析试函数法

为了有效克服剪切闭锁问题,利用已有的薄板单元构造厚薄板通用单元,提出了采用解析试函数法(ATF),将已有的Kirchhoff三角形薄板单元推广为相应的Mindlin三角形厚板单元的通用方法。以薄板三角形单元GPL-T9为例,将薄板GPL-T9单元推广为相应的厚薄板通用单元GPLM。数值算例表明:当板厚度趋向于零时,板单元退化为原始的薄板单元,完全消除了剪切闭锁现象;从薄板到厚板,GPLM元都具有较高的计算精度和优异的单元性能。     

高层建筑侧向刚度计算的分域样条虚边界元法

采用弹性力学平面问题的分域样条虚边界元法导出了高层建筑平面抗侧力结构的侧向刚度矩阵．该方法只需要输入少量数据,便可准确迅速地计算出平面结构的侧向刚度矩阵,据此即可对整个结构进行静力和动力分析．     

极坐标下薄板弯曲问题的重心有理插值法

利用重心有理插值配点法(BRICM)研究了极坐标下薄板的弯曲问题,该方法是以重心有理插值近似未知函数强迫微分方程在离散节点处成立,得到微分方程的离散代数方程组,进而采用重心有理插值的微分矩阵将离散代数方程组表达为矩阵的形式。利用置换法施加边界条件,求解微分方程组。数值算例结果表明,该方法在解决极坐标下薄板弯曲问题上公式简单,程序实施方便且计算精度高。     

Comparison of CSC method and the B-net method for deducing smoothness condition

The first author of this paper established an approach to study the multivariate spline over arbitrary partition, and presented the so-called conformality method of smoothing cofactor (the CSC method). Farin introduced the B-net method which is suitable for studying the multivariate spline over simplex partitions. This paper indicates that the smoothness conditions obtained in terms of the B-net method can be derived by the CSC method for the spline spaces over simplex partitions, and the CSC method is more capable in some sense than the B-net method in studying the multivariate spline.     

精化杂交法及精化平面四边形单元

基于新的泛函、合理的变量假设及应变正交化，提出了称之为精化杂交 元的方法。精化杂交法可以使单元的应变能按假定的应变模式分解，由此得 到相应的分解的单元刚度矩阵，而且常常可以推出显式。精化杂交法有效地 提高了杂交应力元或广义杂交元的精度和计算效率。所建立的平面四边形精 化杂交元，可以作为对著名的Ｐｉａｎ单元的改进。算例表明，所建立的四边形 单元较已有的各类平面四边形单元具有更高的精度和计算效率。