基于离散Kirchhoff理论的多边形样条薄板单元

在有限元方法中,采用多边形单元可以有效地模拟材料的力学性能,又使得网格剖分变得灵活方便.此外,允许退化情形的多边形单元可以处理出现悬节点的奇异网格.但目前对多边形薄板单元的研究却不多.多边形单元的研究难点在于插值基函数的构造.本文采用样条和基于三角形面积坐标的B网方法,将多边形进行三角剖分,通过适当选取连续性条件消去内部节点自由度,构造允许1-irregular退化的多边形样条插值基函数,再结合离散Kirchhoff理论得到多边形薄板弯曲单元,记为DKPS单元.该单元的插值自由度为各个顶点处的扰度和两个转角,并对直角坐标具有二次完备性,可以处理凸多边形、凹多边形和退化的网格.而且,采用多项式B网方法,可以方便地进行单元刚度矩阵的计算,无需使用数值积分公式.数值实验显示该单元对畸变网格仍然能保持很好的计算精度,是一种高效的单元.     

服装衣片三角形网格自动剖分

在传统的三角形网格生成和剖分算法基础上，提出了适合服装衣片三角形网格划分的凹多边形网格剖分算法，具有边界清晰，单元形状好，网格密度可控和自动程度高的特点，适合于任意形状的凹或凸多边形，可用于对织物和服装的数值化力学分析计算。     

基于Voronoi结构的多边形单元网格生成方法

针对多边形单元网格难以生成的问题,建立了基于Voronoi结构的多边形单元网格生成方法。该方法通过区域内的一组初始点来构造Voronoi结构。对初始种子点的分布进行优化,以达到控制多边形单元网格密度的目的。利用Voronoi结构的特点,通过添加种子点对应目标区域边界的映射点对边界进行拟合,实现Voronoi结构对复杂边界的逼近。对Voronoi结构进行质心化,改善生成多边形单元形态。给出了该方法的程序实施步骤,并结合网格生成实例,验证了其合理性和可行性。     

气泡堆积法生成局部加密非结构化网格

对生成非结构化网格的气泡堆积法(BPM)进行改进,提出了一种生成局部加密非结构化网格的算法.该算法通过向多边形顶点添加任意大小气泡以及在内部设置点源,并利用反距离加权平均法传递节点信息,简单地实现了局部加密/稀疏网格的生成.同时,还提出了气泡数量的控制方法,可对过于稠密或者疏松的气泡群进行气泡的删除和添加,使所有的气泡更好地与计算区域相匹配,消除了不规则三角形网格的生成,提高了生成网格的质量.用改进的BPM算法对矩形区域生成了边界加密、中心稀疏的非结构化网格,在雷诺数为1000的工况下对方腔项盖驱动流进行了数值模拟,与基准解对比非常吻合,证明生成的网格质量较好.     

一种基于重新划分的三角形网格简化方法

提出了一种基于重新划分的三角形网格简化算法。该算法的基本思想是:根据模型特征或由用户定义一定数量的新点,再根据某些原则将新点分布到原模型上,生成一个中间网格。然后移去生成的中间网格中的旧项点并对形成的多边形区域进行带约束的三角剖分,最后形成以新点为顶点的三角形网格。     

基于带约束前沿推进的四边形网格生成方法

针对当前各种Q-Morph算法在生成四边形网格的过程中容易产生残余三角形这一缺陷,提出了一种带约束的前沿推进算法.该方法是一种基于前沿推进思想的Q-Morph算法,由当前前沿生成两条侧边和一条顶边,并删除其内部的三角形,从而将三角形网格合并生成一个四边形网格,并在前沿推进的过程中加入了约束条件,从而可以有效地避免残余三角形的产生,提高了算法的效率和最终生成网格的质量.数值实验表明,该算法能够全自动生成质量较好的四边形网格.     

一种改进的高品质全四边形网格生成方法

在网格生成诸方法中,铺路法自动化程度高、生成的单元质量好,是一种很值得研究的方法.但该方法步骤繁琐,且相交处理过程非常复杂,为了提高该方法的可靠性和适应性,文中作了一些改进,在删除一些繁琐操作的同时,加入了一些新的算法规则,采用边生成网格边进行相交判断的方法,一旦发现相交情况发生,立即终止网格生成而转入相交处理模块.最后给出了两个网格实例,证明了该改进方法的有效性.     

基于曲面偏置的六面体有限元网格再划分算法

根据曲面偏置理论 ,提出一种有效的六面体网格再划分方法 ,并研究了具体实现中的若干关键技术和特殊问题的处理方法 .该方法由表及里 ,逐层生成六面体单元 ,所生成的表层单元质量明显优于内部的单元 .基于提出的算法建立了六面体网格再划分原型系统 ,并给出了几个算例 .结果表明 ,所提出的算法是可靠的 ,适用于任何形状复杂的金属塑性成形过程数值模拟中的六面体网格再划分 .     

STL格式的PIM仿真软件前处理系统

在粉末注射成形(PIM)仿真软件的前处理部分,需要由三维CAD实体模型生成三角形网格.为了实现PIM仿真软件的前处理系统,提出了一种生成三角形网格的算法,它从STL格式文件中获取网格边界,并且将边界离散化,然后由离散化的边界点自动生成有限元网格.根据该算法,实现了粉末注射充模仿真软件MoldFill的前处理系统,给出了一个网格生成的实例,在实例中生成节点865个,三角形单元1752个,占用CPU时间0.125s.此算法可以适应任意形状的单连通或多连通域实体,较好地解决了前处理系统的网格生成问题,对于同类型的CAE仿真软件开发具有参考价值.     

Wachspress型多边形有限元法积分方案

针对3种基于Wachspress插值的多边形单元形函数,讨论其各自的特点,选取其中最合理的形函数构造形式进行其偏导数公式推导,建立多边形有限元的数值列式.对现行多边形有限元法的积分方案进行探讨,将传统有限元法常用的Gauss积分运用到多边形有限元法积分方案中,结合数值算例验证了该积分方案的合理性和可行性,并给出了在不同类型网格中Gauss积分点数选取的建议.验证在混合型网格中多边形有限元法的合理性,对多边形单元在疏密网格中作为一种过渡单元使用的可行性进行初步探讨,为解决有限元计算中疏密网格的过渡问题提供了一种新的思路.     

基于内核技术的网格优化方法

用归一化的 Jacobian矩阵在结点的行列式的值作为衡量该结点质量的方法 ,给出了网格结点的外围多边形和外围多面体内核的生成算法 ,并将内核生成技术应用于网格结点位置优化 ,实现了四边形网格和六面体网格的优化 .算例表明 ,该方法适用于形状复杂区域的网格优化 ,尤其适用于含有凹域的网格优化 ,同时内核生成技术及网格优化也容易编程实现     

有限元网格全自动生成中的初始三角化新方法

基于Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化技术提出了一种快速可靠的全自动初始三角化新方法，给出了一种简单有效的边界约束施加方法，所给出的实例表明了所提出的初始三角化方法的性能．     

流形方法的矩形覆盖系统及其全自动生成算法

作者在流形方法里采用矩形作为数学覆盖,从另一角度提出了一种不同于有限元法的数值分析方法。该方法结构简单,不需要准备单元和结点数据,数据输入量少,能够很方便地实现与CAD技术的一体化。文中详细地讨论了使用矩形网格的流行方法的理论和实施技术,并给出了其矩形覆盖系统的全自动生成算法。算例结果表明,理论和方法是正确、有效的。     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法，将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列，并从序列中的线段出发，以线段的空间位置为依据，构造圆，再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点，生成单元，使节点一单元一线段交替生成，该方法实现了曲面均匀网格的自动生成，网格质量良好，适用于不同形式的曲面，具有很大程度的通用性，有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。     

有限元方法在注塑模具分型线确定中的应用

文章提出了一种基于有限元的注塑模具分型线确定方法.该方法的主要流程为:(1)对产品模型的表面进行网格划分;(2)根据网格面与脱模方向之间的夹角确定模型中网格面的可视性;(3)将产品表面分为单一产品表面和复合产品表面,并将复合产品表面分解为单一产品表面;(4)通过调整规则将产品中的所有过渡面调整到可视面组和不可视面组;(5)通过查找可视面组和不可视面组的公共边界来确定模具的分型线.研究表明,该方法可以有效地确定模具的分型线,提高模具设计的效率.     

针对基于广义逆的特大增量步算法的二维拓展

为将特大增量步算法推广应用到二维实体分析上,提出了一种能适应特大增量步算法求解的二维4节点四边形单元.应用新单元的数值算例的结果表明,该单元在算法上收敛,对单元畸变不敏感,能用于特大增量步算法并可以利用在杆件结构系统类似的方法发挥并行计算的优势.     

一种有效的三维网格自动划分方法

在结构化网格离散方法的基础上,利用自然三次样条函数插值法给出了一种有效的三维网格自动划分方法,该方法同时完成建模和网格划分,较好地解决了对于具有多分界面三维复杂矿体的建模和网格划分问题,为有限元数值方法更好地应用于采矿工程问题提供了有力工具·     

混凝土温湿度耦合方程组的数值解法

混凝土中热湿耦合方程组的数值解法是将混凝土中热湿耦合传导理论应用于工程实际的关键．算法在空间域采用有限元格式，在时间域采用两点差分格式．研究了在求解域内空间网格划分和时间域划分形式及时间域差分格式对数值解收敛性质和振荡性质的影响，选取了合适的数值计算格式，能使计算结果在收敛性、振荡性和结果精度方面都满足工程计算要求。     

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格，而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此，本文提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法，即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格，从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性，论文分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算，并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明本文所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。