立井冻结壁温度场有限元分析的一些结果

立并冻结壁温度场是一个相变温度场。它有移动内热源和比较复杂的迅值条件。目前尚无法作严格的理论解析。本文试图利用有限元法处理复杂的迅值条件及相变现彖。首先根据相似理论分析有限元法的计算结果,从而导出冻结壁温度场的准则方程及主要参数计算公式。最后,又用实例验证这些公式的正确性。文中对多孔交错的互相影响也做了初步考察。     

不可压缩流体周期性流动格子波尔兹曼的边界处理

提出了一种新的周期性边界处理方法,用于处理格子波尔兹曼(lattice boltzmann)方法中压力驱动不可压缩流体周期性流动的边界条件。当压力驱动的不可压缩流体充分发展时,可以在周期性截面上直接用压力梯度而不是采用当量体积力的常规周期性边界处理方法,来确定周期性流动截面上的粒子分布密度。应用所提出的压力驱动不可压缩流体周期性流动的边界处理方法,对二维压力驱动下充分发展的泊肃叶流(poiseuille flow)和周期性方柱扰流进行了数值模拟。结果表明:该周期边界条件处理方法能够很好地保持系统周期性,在其宏观的周期性边界截面上产生了连续的压力分布,真正地实现了直接压力驱动不可压缩流体周期性流动条件下的所有特征。     

饱和土平面固结问题有限单元法

在二、三维固结问题中,比奥(Biot)理论比太沙基理论更严密,更清楚地体现固结机理,只是由于数学公式比较复杂,长期没有得到推广。近年来出现了用有限单元法解比奥固结方程的方法,为比奥理论的应用提供了条件。其中,克列斯琴(Christian)等人从虚移位原理推导了团结有限元法公式,在物理概念上比较清楚,但在数学处理上不太严密,解题也较麻烦;散德霍(Sandhu)等人以及黄(Hwang)等人,从变分原理推导了固结有限元法公式,在数学上是严格的,但物理意义不太明确。能否结合这两类推导方法的优点而避免其缺点呢?这就是本文的出发点。本文从虚位移原理和流量平衡关系推导了比奥团结方程的有限单元法公式,并引入增量概念使之能适用于解非线性团结问题。     

镦挤过程自适应耦合无网格-有限元法分析

提出自适应耦合无网格-有限元法,并对镦挤成形过程进行数值分析.基于刚塑性流动理论推导轴对称问题的耦合无网格-有限元法求解公式,避免了有限元法因网格畸变而需重新划分网格的缺点,相对纯无网格法明显提高了计算效率,并提出实现自适应耦合的具体算法,包括动态区域划分算法与无网格节点加密算法.数值算例结果表明,自适应耦合方法能够将模拟一次进行,并得到与有限元法接近的结果,在处理局部大变形问题时具有显著效果.     

有间隙带摩擦弹性接触问题的有限元分析

将接触区域的法向非嵌入条件及切向连续性条件作为惩罚项引进系统的总势能泛函 ,由最小势能原理 ,得出了求解有间隙带摩擦弹性接触问题罚有限元法的公式系统 .以实例说明了本方法的正确性及有效性     

环境振动数据的周期性检验

本文陈述了环境振动数据的特点及由此引起的周期性检验的困难，分析了不同带宽法中引起加速度谱图幅值差异的主要因素及其影响，提出了周期性检验切实可行的公式，并作出了评价．本文最后用实例说明了公式的具体应用．     

几种不同周期性单元的PBG天线的设计与仿真

提出了几种不同周期性单元的PBG结构的贴片天线.采用有限元法对其进行仿真分析,通过相互对比,研究出这几种不同PBG结构对贴片天线性能的影响.结果表明,在贴片天线中增加PBG结构能减少天线的回波损耗,提高天线的增益和辐射效率.并得出周期性单元的形状和数目对其特性的影响.     

交叉型裂纹扩展模拟的一种有效方法

结合广义有限元法(GFEM)和扩展有限元法(XFEM)的特点,提出了一种新的数值方法——广义扩展有限元法(GXFEM).阐述了广义扩展有限元法的基本原理,对相关公式进行推导,探讨数值实现中需注意的重要问题,给出利用广义扩展有限元法进行断裂分析时应力强度因子的计算方法,编写了广义扩展有限元法程序.通过算例进行了应力强度因子的计算,模拟了结构裂纹的扩展过程.算例结果表明,利用广义扩展有限元法计算交叉裂纹扩展问题,不需要进行过密的网格划分,且网格在裂纹扩展后无需重新剖分,具有相当高的计算精度.     

基于比例边界有限元法的坝库瞬态耦合分析

将比例边界有限元法延伸至坝库耦合瞬态分析中,建立了模拟无限水库的比例边界有限元法与有限元法的耦合公式,利用坝库耦合作用中的耦合项,发展了坝库耦合瞬态分析的流固耦合解耦迭代算法,分析了水平向地震激励下的重力坝、垂直坝等坝库耦合瞬态响应.其中：有限域,如坝体和无限水库中的近场域,用有限元法模拟;无限域,如无限水库中的远场域...     

非正入射条件下的光栅衍射实验

分析了现行光栅实验中将平行光斜入射作为正入射条件处理引起的误差。验证了当入射角α<2·5°时,在实验精度范围用正入射公式处理是可行的,但当入射角较大时则须用斜入射公式处理。     

二维周期结构传输特性的子域基函数分析法

频率选择表面是二维周期性阵列结构,通常由导体贴片和介质或由周期性开孔的导体屏和介质构成,与入射电磁波相互作用时表现出明显的带通或带阻的滤波特性.采用模匹配技术对带通型频率选择表现进行分析,其中单元内的场用有限元法解出.这种方法对任意单元形状的频率选择表面都适用.     

剪切荷载作用下方孔应力集中问题的解析解

用解析的方法对孔口的应力集中问题进行研究,讨论在剪切荷载作用下矩形小孔附近的应力分布情况。首先建立剪切荷载作用下带矩形小孔薄板的能量方程,并把小孔看作外部荷载之一,从而得到具有循环周期性的有限元方程。然后采用U变换法对能量方程进行解耦。U变换法是一种能对循环周期结构进行精确分析的解析方法,应用该方法可以得到矩形小孔附近各点位移的解析形式解,进而对各点应力进行分析,得到应力集中系数。     

弹性力学的导出方程及其离散格式

给出了弹性力学控制微分方程更为一般的弱形式-导出方程，由导出方程可导出一种新的离散格式，该格式不要求位移协调，并能给出很好的计算精度；还可导出有限元法，并给出了观察有限元的新途径，有利于使各种有限元法系统化，并加深对有限元法中位移的连续性等问题的认识。     

斜齿轮轮齿三维有限元网格自动生成及细化

有限元网洛的自动生成是有限元方法在工程中应用的重要前提。斜齿轮三维有限元网格的自动生成是十分困难和复杂的。文中根据渐开线齿轮形状持证提出了一种斜齿轮轮齿三维有限元网格自动生成的方法，并可以对生成的网格进行细化。该方法简单实用。用它编制了相应的计算机程序，只需输入齿轮的基本参数，便可以得到轮齿三维有限元网格的有关数据文件。这些文件可直接用于通用有限元软件，极大地简化了斜齿轮有限元建模过程。     

计算结构稳态强迫振动的有限元传递矩阵法

对结构稳态强迫振动的有限元传递矩阵法进行了研究 .建立了结构在简谐激励力作用下稳态强迫振动的有限元运动方程 ,将普通有限元传递矩阵法中状态向量从左至右的传递改变为子结构界面刚度方程从左至右的传递 ,从而有效地减小了因矩阵多次相乘而产生的舍入误差积累 ,且克服了普通有限元传递矩阵法仅适用于链式结构 ,要求所有子结构边界自由度数相等的限制 数值算例表明该方法具有较高的计算精确度及较广泛的适用范围     

随机有限元在结构可靠性分析中的应用

本文假定随机变量呈正态分布，采用一阶摄动建立了适合工程结构可靠性分析的随机有限元方程，具有对原始数据采集要求低、程序设计简便、可充分利用通常的有限元结构分析成果等优点。     

一种周期结构隔振器力学性能研究

设计了一种由弹性片和支撑柱组成的小体积高刚度新型周期结构金属隔振器.首先利用微机控制电子试验机对其进行静力加载试验,得到静载下载荷-位移特性曲线.基于有限单元法,建立周期结构有限元模型,并以和试验相同的工况进行静力学分析,仿真和试验结果吻合良好.在此基础上研究了各主要尺寸参数对刚度的影响,结果表明,弹性片厚度对刚度影响较大,弹性片内径和层数对刚度影响较小.最后通过将周期结构隔振器等效为多自由度弹簧-质量模型,应用模态叠加法建立了动力学方程并推导出了力传递表达式,通过有限元进行了仿真对比并进行了试验验证.结果表明,理论和仿真匹配良好,且当承载质量超过一定值后,即可将周期结构简化为单自由度处理.     

扩散反应方程的一种协调间断有限元法

对于定常扩散反应方程的原始混合变分形式，本文基于间断有限元法和最小二乘法思想给出了一种新的协调间断有限元格式，并将其推广应用于非定常扩散反应方程，进而建立了一个全离散协调间断有限元格式. 该格式不仅能避免LBB条件，而且适用于多边形网格. 在能量范数下，本文获得了原始变量和通量的最优收敛阶误差估计. 最后，针对定常和非定常的扩散反应方程，本文分别以一般情形和对流占优情形下的数值算例验证了方法的有效性.     

桥上无砟轨道无缝道岔挠曲力与位移特陛分析

本文采用有限元分析的方法，应用有限元通用软件ANSYS的APDL参数化建模技术，建立了桥上无砟轨道18号单开无缝道岔受与变形的有限元力学模型。分别对简支梁和连续梁上的挠曲力和位移特性进行了分析，并总结出了其分布规律。研究结果对无砟轨道桥上无缝道岔的设计有一定的指导意义。     

基于有限元的一种结构随机分析方法

通过引入可靠度的置信区间和置信度的概念。可以把结构分析中的随机参数转化为置信区间下的区间数。从而就可以运用普通的有限元程序对含有随机参数的工程结构利用区间算法进行强度分析。讨论了在一般算法的前提下，提出利用区间算法结合力学知识可以简化计算量，最后的实例表明该方法是可行的。