一种改进的有限元子结构静凝聚并行算法

提出一种新的有限元子结构并行算法。本方法利用改进的Choleski分解进行静凝聚以求得有效刚度阵和载荷阵。计算结果表明,本方法的运算速度优于矩阵分解法和传统的子结构方法。     

梯形桁梁桥侧倾稳定分析的一种有限元法

本文将梯形桁梁桥的斜桥门架节间视作一子结构,通过其非满秩的失稳模态矩阵对子结构的刚度阵和几何刚度阵进行线性变换,得到子结构略去高阶失稳模态座标下的刚度阵和几何刚度阵;对于梯形桁梁桥的中间桁梁段则用桁梁梁段单元进行处理。这样,通过斜桥门架稳定子结构的广义位移与相邻梁段单元的广义位移之间的几何关系,即可得到计算梯形桁梁桥侧倾稳定的子结构与梁段单元相结合的有限元方法。本文给出了算例,并将结果与其它方法的结果进行了比较。结果表明,该方法具有很好的精度。     

结构有限元模型的局部修正方法及应用

给出了一种结构有限元模型的局部修正方法，首先对具有误差的子结构有限元模型修正，即以质量矩阵和低阶实验固有频率为基础对其实测振型作正交性修正，用实验模态参数，依建模简化情况下对其简化部分刚度矩阵作局部修正。     

拱——桁梁组合体系侧倾稳定分析有限元法

本文提出了拱——桁梁组合体系桥梁的侧倾稳定分析方法.整个结构除拱门架部分划分为子结构单元外,其它均划分为连续体组合单元.作者演引了几何刚度矩阵及子结构单元与连续体单元间的变换矩阵。并编制了程序,对正在建造的一座长江大桥进行了稳定计算.计算结果表明结构有足够的侧倾安全度.此外,对该桥型做了侧倾稳定模型实验,试验结果证明本方法有良好的精确度.     

用整体传递矩阵法计算旋转机械整机固有频率特性

工程中分析多转子系统固有特性常采用子结构传递矩阵法,由于具体结构的复杂性和多样性,用子结构法计算时处理繁琐,编制通用程序困难.为克服子结构传递矩阵法的缺点,给出了整体传递矩阵法计算过程.取各转子状态向量的集合作为系统的状态向量,将各转子通过耦合单元联接起来,该方法不会引入未知内力和位移,也不必建立分割处的平衡方程或变形协调条件.推导了各向同性耦合单元的传递矩阵,并进行了算例验证.由计算结果可见,整体传递矩阵法计算精度较高,它保持了传递矩阵法编程简单、计算工作量小和运算速度快的特点,为开发通用软件提供了有效的方法.     

一种薄壁容器的强度和稳定性分析

以易拉罐为例，应用有限元方法对薄壁容器类构件进行了强度及稳定性分析.采用线弹性和非线性理论作了计算，并给出了运用不同单元计算结果的比较.     

拱——桁梁组合体系空间计算有限元法

针对拱桁梁组合体系桥梁,本文提出一种空间计算方法。方法的物理模型采用连续体,并用有限元求解。整个结构划分为若干组合单元,每个组合单元包括拱、桁梁及竖杆横撑架三部分。本文将演引组合单元刚度矩阵、质量矩阵及内力计算公式。最后与试验结果作了比较,并用精确的空间杆系有限元计算作了验证。     

复模态分析中的共轭子结构解法

本文论述了机床结构在一般阻尼情况下的复模态分析中,采用“共轭子结构解法”来求解机床动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”以共轭复模态矩阵作为模态变换矩阵,整机相应分解为两个共轭子结构。利用振型叠加原理,求得整机的动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”简化了复杂的计算过程,也适用于其它复模态分析计算。     

一种用于计算矢量有限元方程组的不完全分解预处理方法

提出一种不完全分解预处理方法,并结合迭代法计算矢量有限元方程组。预处理方法采用基于拓展乔里斯基分解的多波前法对有限元方程组的系数矩阵进行分解和更新,并采用基本线性代数系统库函数计算稠密矩阵乘来保证算法内层循环的高效率。该预处理算法在对系数矩阵进行数值分解前引入缩放矩阵以改善矩阵条件数。针对有限元方程组系数矩阵稀疏或部分稀疏的特性,提出一种新的舍弃策略以保证不完全分解的精度和提高预条件子的构造时间。通过与直接法对比,从时间花费与内存占用两方面,分析了该算法的计算性能。理论和数值实验表明,提出的预处理方法能大大减少计算时间与分解过程所占用的内存,同时保证了计算的准确性和有效性。     

一种运用多层不完全LU分解预处理的 时域有限元方法

为了提高时域有限元方法的计算效率,将一种基于逆的多层不完全LU分解(MIB-ILU)预处理方法运用于隐式时域有限元矩阵求解中,给出了三维散射问题的模型以及时域有限元公式系统,对系数矩阵进行了分析,并给出了预处理求解方法.理论和数值表明,此预处理方法有效地减少了每个时间步求解矩阵的时间,采用几个散射问题的算例证明了此种预处理技术的效果.     

并行技术在电磁有限元计算中的应用

有限元方法FEM(Finite Element Method)是计算电磁学中非常重要的一种方法,而当问题规模较大时或计算量较大时,传统串行单机FEM难以胜任.本文在基于消息传递(MPI)的分布式并行系统上,采用有限元方法对电磁场问题进行并行求解.有限元方法形成的系数矩阵可以表示成块三对角矩阵,适合采用并行多分裂方法高效求解.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效并且可行的.     

基于模型缩聚-频响函数型模型修正的子结构损伤识别方法

由于大型复杂结构参数识别困难,提出将频响函数型模型修正方法与子结构方法结合进行损伤识别。构造一个关于损伤频响函数的优化方程。通过子结构有限元模型向损伤后频响函数修正的过程,识别损伤参数。以一个三层平面刚架为数值算例,计算结果表明该算法对损伤参数较为敏感,识别精度较高,可以准确识别出预设的子结构损伤单元和损伤程度。     

用动力吸振器降低车辆内部的振动噪声

提出了一种大型复杂结构动力吸震器设计的高效方法，首先建立了车辆结构和车内声场的有限元模型，用声－固耦合的模态综合法预估了车内声场的声压级，之后，设计了一个动力吸振器，该吸振器安装在车结构的某一个子结构上，结果表明，该吸振器能够很有效地抑制整个车辆结构的振动，从而使车辆内部的噪声水平显降低，而且与实际测试结果也是一致的。     

静电磁问题的有限元并行数值模拟

有限元方法FEM（Finite Element Method）是近似求解数理边值问题的一种数值技术,它在计算电磁学中有着非常重要的应用,但当问题规模较大时或计算量较大时,传统单机FEM难以胜任.文章在基于消息传递（MPI）的分布式并行系统上,采用有限元方法对静电磁问题进行并行求解.共轭梯度法作为一种实用的迭代法可以充分利用有限元方法形成的系数矩阵的稀疏性,不需预先估计别的参数就可以计算,预处理共轭梯度法通过降低系数矩阵的条件数,可以进一步加快收敛速度.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效且可行的.     

基于接触摩擦的多片式钢板弹簧悬架预应力的计算

采用基于接触摩擦的有限元方法,在Ansys中使用面-面接触单元建立钢板弹簧有限元模型.对一组多片式钢板弹簧悬架进行预应力的计算,并与用传统预应力计算方法得到的结果和行业推荐值进行比较分析,证明新的方法更能反映簧片实际的受力情况.由此对簧片的自由曲率半径和自由弧高进行修正,既能满足设计要求,又能提高整副钢板弹簧的使用寿命.     

考虑传动轴变形影响的齿轮载荷分布

分析了以往齿轮弹性强度分析中有限元模型的不足,并基于子结构分析技术建立了包含传动轴的齿轮系统三维整体有摩擦弹性接触的计算模型。用有限元参数二次规划法求解非线性部分,对齿轮系统进行有限元分析。结果表明,齿轮齿宽方向载荷分布遵循折线规律,齿廓方向载荷分布呈半椭圆分布规律,齿轮系统的轴变形对齿轮齿面偏载状态有较大影响。对于齿轮系统这种重复结构多的工程结构,子结构分析技术在解题规模和计算效率上都有其优越性。