基于节点敏感性分析的无网格法节点布置研究

在应用无网格法进行数值计算时,由于节点的布置对于计算结果的精度有直接影响,因此节点布置方案以及节点性态特点是无网格法中的研究重点。把有限元和形状优化设计中的节点敏感性这一概念应用于无网格法,选择势能密度作为响应变量对无网格法中的节点进行敏感性分析,得到了节点布置方案与节点敏感性系数之间的关系。通过悬臂梁的数值算例,说明了该方法能够有效地指导并改进节点布置方案,使计算精度明显提高。     

基于节点敏感性分析的无网格法节点布置研究

在应用无网格法进行数值计算时,由于节点的布置对于计算结果的精度有直接影响,因此节点布置方案以及节点性态特点是无网格法中的研究重点.把有限元和形状优化设计中的节点敏感性这一概念应用于无网格法,选择势能密度作为响应变量对无网格法中的节点进行敏感性分析,得到了节点布置方案与节点敏感性系数之间的关系.通过悬臂梁的数值算例,说明了该方法能够有效地指导并改进节点布置方案,使计算精度明显提高.     

矩形加肋板肋条布置的无网格优化

为达到不同静荷载下加肋板中心点挠度值最小的目标,基于无网格法和约束随机方向法研究了肋条布置的优化.由于在优化过程中需要不断改变肋条位置,而无网格法利用一系列节点去离散结构,当肋条位置发生改变时并不需要重新布置节点,减少了计算量.利用无网格法计算加肋板挠度,并利用约束随机方向法对肋条位置进行优化,算例结果验证了该方法的有效性.     

基于MLPG法的新型无网格法——多边形无网格法

为了提高无网格法的计算效率,该文提出一种新型MLPG法--多边形无网格法,该方法采用改进的PU函数作为形函数,试探函数预先满足位移边界条件;积分子域取为以节点为中心的多边形区域,多边形各个顶点与节点对齐;积分子域重叠少,计算效率高;建立了邻近点数据库,提高了邻近节点搜索速度.与传统的MLPG无网格法相比,多边形无网格法具有更强的实用性和更高的计算效率.分析实例证明多边形无网格法是一种精确和实用的数值方法.     

双调和方程的无网格解法

边界节点法（BNM）将边界积分方程和移动最小二乘近似方案相结合,同时具有边界元法降维和无网格法不需要划分网格的优势。BNM中的形函数不具有Delta函数性质,在BNM中边界条件不容易施加。将BNM中的移动最小二乘近似方案用一致紧支径向基函数代替,得到一种新的边界型无网格法——一致径向边界节点法。这种方法的形函数矩阵具有稀疏性和Delta函数性质,边界条件可以像传统的边界元方法一样很容易施加。最后以双调和方程边值问题为例,导出了相应的离散方程,并通过数值分析验证了该无网格法的可行性和有效性。     

基于Kriging插值无网格法的动力弹塑性分析

为了克服移动最小二乘近似难以准确施加本质边界条件的缺点,将滑动Kriging插值引入无单元Galerkin法中,与非线性瞬变动态理论相结合,提出动力弹塑性分析的Kriging插值无网格法,推导Kriging插值无网格法在动力弹塑性问题中的理论公式,给出求解方案。研究结果表明:采用所提方法计算仅需要离散节点的信息,因而处理变得简单;采用预校正形式的Newmark法进行时间离散,计算效率提高;通过2个经典数值算例与有限元软件ABAQUS的计算结果对比,验证了所提理论和方法的正确性与可行性。     

广义节点无网格法基本原理及其应用

借鉴流形方法思想,引入广义节点的概念,对传统的无网格法进行了改进,建立了可具有任意高阶多项式插值函数的广义节点无网格方法,在阐述这种方法基本原理的同时,针对线弹性力学问题给出了其计算列式.与传统无网格方法相比,这种方法更具有一般性,当选取0阶广义节点位移插值函数时便可得到传统的无网格法;可以通过提高广义节点位移插值函数的阶数降低完备基函数的次数,从而可减少支持域内节点的数目并保证计算精度.最后通过一端承受剪力悬臂梁和中间开口无穷板算例分析,论证了这种方法的合理性.     

配点型无网格法的误差影响因素分析

基于移动最小二乘原理的无网格法对结果可能产生影响因素有:节点划分疏密程度、权函数的类型、支撑域半径及基函数的类型等.本文主要通过具体弹性体算例分析,说明节点划分疏密程度、支撑域半径等不同因素对加权最小移动二乘无网格法误差产生的影响.最后算例结果表明配点型无网格法的误差的主要影响因素为节点计算中控制点所引入误差多少,及计算形函数的二阶导数所产生的误差.     

支撑域动态控制的移动最小二乘近似

节点的支撑域半径求取和计算点的邻域确定是移动最小二乘近似中的关键环节.已有文献中大都是通过排序的方法来进行,结合计算复杂度对其进行分析,用迭代的思想提出1种新的支撑域动态控制的方法,该方法降低了计算复杂度,并应用于加权最小二乘无网格法求解偏微分方程,数值算例表明:该方法计算量较小,能够保证较高的精度.     

Euler梁的无网格求解方法探讨

基于再生条件建立了一种用于Euler梁(薄梁)分析,同时考虑挠度和转角影响的双变量无网格计算方法.与现有采用固定基的双变量无网格近似相比,此方法采用移动基函数,有更小的数值再生误差;与只考虑挠度的单变量无网格近似相比,此方法有更高的插值精度.这些特性在文中得到了数值验证.此外,通过推广位移边界条件处理的变换法,进一步把双变量无网格近似中广义节点挠度和转角系数与相对应的真实挠度和转角节点值联系起来,使得Galerkin无网格法求解Euler梁问题中挠度和转角边界条件的处理变得与有限元类似,较为便利.Euler梁算例表明,具有移动基的单变量与双变量两种无网格算法收敛速度相当,但采用移动基的双变量无网格法有更高的计算精度.     

自适应的移动单位分解法求解边界层问题

提出一种新的无网格方法,即自适应移动单位分解法来处理边界层问题,该方法的主要思想是将移动网格技巧与单位分解法结合起来.利用等弧长分配自适应地移动节点分布,在此基础上使用单位分解格式求解一维对流扩散模型,并给出方法的理论基础与算法流程.文中数值实验结果验证了该自适应移动方法的有效性和优越性.     

碾压混凝土坝计算参数对变形的敏感性分析

针对碾压混凝土坝本体及层面影响带计算参数对变形影响的问题,定义了敏感度函数,探讨了变形计算参数的敏感性分析方法;并运用敏感性分析原理对某碾压混凝土坝变形主要计算参数进行敏感性分析,分析结果表明:本体弹模对变形最敏感,层面弹模次之,然后是本体泊松比,层面泊松比最不敏感.分析结果对碾压混凝土坝的变形分析具有一定的参考价值.     

伽辽金最小二乘无网格法在几何非线性问题中的应用

目的在不需要划分单元的情况下求解几何非线性问题。方法伽辽金最小二乘无网格法(MGLS)采用移动最小二乘近似函数作为试函数,并用罚函数法施加本质边界条件,内部区域用最小二乘域,边界区域用伽辽金域,是一种与单元划分无关的无网格方法。在求解几何非线性问题时,采用了增量和修正的Newton-Raphson迭代分析的方法,并在整个分析过程中所有变量的表达格式都采用更新的拉格朗日格式。结果通过对受均布载荷作用的悬臂梁用MGLS法进行内力分析,由于考虑大变形的影响,结构呈现出比线性分析结果刚硬的性质,结果与解析解符合的很好。结论算例表明:MGLS法在求解几何非线性问题时具有可行性,而且计算精度也较好。     

爆炸容器力学安全的敏感度分析方法

 为识别爆炸容器力学安全敏感因素,建立了基于拉丁超立方抽样(LHS)和Spearman偏秩相关分析方法的参数敏感度分析模型。采用该模型对某容器内爆炸过程进行了大量数值模拟和统计分析,给出了相关因素的敏感度大小及排序,分析了样本量、参数分布类型及参数取值范围对敏感度分析结果的影响,并与其他敏感度分析方法进行了比较。结果表明,对所研究的爆炸容器,体积比内能、屈服强度为影响容器力学安全的最敏感因素,切线模量为较敏感因素,而弹性模量、泊松比为不敏感因素;且体积比内能与容器应变正相关,泊松比与容器应变不相关,其他因素与容器应变负相关。本研究建立的爆炸容器力学安全敏感度分析方法可用于各类爆炸容器的力学安全敏感因素分析,为优化容器设计和促进试验安全提供了量化依据。     

柔性多体系统设计灵敏度的高效计算方法

通过使用绝对节点坐标方法和非线性应变位移关系,提出了一种组装柔性多体系统设计灵敏度方程的方法.该方法不仅可以避免推导灵敏度方程所需的大量符号计算,而且能够提高计算灵敏度的效率.给出了平面柔性曲柄滑块机构的算例,通过直接微分法与伴随变量法的对比,表明所提出的方法不仅能够保证精度,而且对于中等规模的设计灵敏度分析,能够使直接微分法达到与伴随变量法相当的效率,具有广泛的工程应用价值.     

复变量求导法灵敏度分析及弹塑性参数反演

提出了灵敏度分析和弹塑性参数反演的一种新方法.针对非线性参数反演过程中灵敏度计算困难的问题,利用复变量求导法,把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,进而高精度地计算出参数灵敏度.相对于常规的基于有限差分的灵敏度数值计算方法,该方法更为高效.以岩土工程中弹塑性参数反演问题为背景,给出了基于复域位移分析的参数反演过程,对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演.数值算例表明,所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠,解决了参数反演时位移对反演参数不敏感问题.     

计算模态响应灵敏度的两种方法比较

 从结构强迫振动的有限元方程出发,用Newmark 直接积分法和状态空间法两种不同的方法计算出结构的模态响应。进一步用两种方法推导了模态响应对结构物理参数(如单元杨氏模量)的灵敏度。计算了模态位移、速度和加速度响应对单元杨氏模量的灵敏度,并且对这两种方法的计算效率和精度进行了比较。计算结果表明两者精度相当,但状态空间法所需要的计算计时要少,比Newmark法具有较高的计算效率。因此,状态空间法更适合用于正问题分析中结构动态响应的计算。     

无单元法在箱形基础中的应用研究

无单元法采用滑动最小二乘法来构造形函数 ,将无单元法用于弹性地基箱形基础的挠度及内力的计算中 ,推导了无单元法刚度矩阵公式 ,编制了相应的程序 ,并给出了算例 .计算结果表明 ,用无单元法解决箱基础问题是合理可行的     

基于均匀设计的组合梁斜拉桥施工控制多参数敏感性分析

为确定影响钢混组合梁斜拉桥结构响应的主要因素及其影响程度,依托某在建钢-混组合梁斜拉桥进行参数敏感性分析。采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,从试验设计和统计学角度出发引入均匀设计试验、多元线形回归分析并结合统计检验方法,以成桥状态下主梁线形、主塔位移、拉索索力为结构目标响应,选取主塔和主梁混凝土梁弹性模量、斜拉索弹性模量、拉索初张力、桥面板容重、桥面板钢束张拉控制应力等参数进行敏感性分析。结果表明：拉索初张力、桥面板容重和斜拉索弹模为成桥线形、成桥塔偏的敏感参数且拉索初张力的敏感程度远大于其他两个参数,成桥索力的敏感参数为拉索初张力、桥面板容重;引入的方法可准确的获取该桥成桥状态下结构响应的敏感性参数。