超参壳元的TUL显式计算格式

针对含有大变形和材料非线性的壳的有限元显式动力分析 ,提出了一种结合 TL (total L agrange)和 UL(updated L agrange)计算格式的 TU L格式。在新的计算格式中 ,应力只参考于若干 (n)个时间步 (增量 )前的构形来度量。在求解基于超参壳元的问题时 ,使用 TU L 格式克服了 UL格式计算时间长和 TL格式小转动的限制。数值算例表明 ,选择合适的参数 n,在达到相近的计算精度的前提下 ,TUL格式的计算效率成倍增加。在求解如汽车碰撞等大规模冲击接触问题时 ,计算时间明显减少     

基于相对自由度壳的非线性动态分析

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题 ,针对16节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成 ,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。利用 Hu- Washinzu变分原理 ,采用拟应变法 ,对应变场另行假设 ,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入 Wilson非协调模式 ,构造了大变形情况下的拟应变场表达式 ,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。算例表明 :该文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式 ,能够解决壳的弹塑性大变形动力分析问题     

结构非线性动力分析显式积分并行算法

对同时具有几何非线性、材料非线性和边界条件非线性的结构动力分析问题的并行性进行了讨论。提出了能有效用于该问题并行计算的双重区域分解法 ,重新规划了各处理机与宿主机间的任务分配。采用了数据整体传送技术 ,不需要处理子域交界面上的“影响单元”,减少了算法的复杂度 ,降低了通信开销。对 3 2 3 0 4 5阶自由度、 62 5 0 0时间步的大规模冲击接触问题进行了并行计算 ,在网络机群环境下采用 8个处理机并行计算时的并行效率为 84 .6%。结果表明 ,该并行算法对大规模非线性问题的并行计算非常有效     

时变结构动力响应分析的粗粒度并行算法

在线性时变以及非线性周期时变系统的响应计算问题中,由于在每个时间步上都需要更新系统矩阵、形成等效矩阵并对其进行三角分解,相对定常系统响应逐步积分,时变系统的计算量成倍增加。本文针对工程中的线性时变系统以及非线性周期系统,在分布式网络并行计算机群环境下设计并实现了一个粗粒度并行Ｎｅｗｍａｒｋ法,并将其应用于大型岸边起重机／运行小车系统以及直升机旋翼／机身耦合气弹响应问题,获得了较高的并行效率。     

线性多自由度系统弱参数激励振动的稳定性分析

针对一般多自由度线性系统弱周期参数激励稳定性问题，尝试建立有效而通用的分析方法。运用复模态理论简要推导了线性系统避免共振的定量关系式。以此作为多尺度方法消去久期项的条件，将线性系统单频弱参激振动的稳定性分析转化为求解若干低阶代数方程组，得到了稳定条件与不稳定区域。借助于线性叠加原理，简要阐述了多频弱参数激励问题稳定性分析的思想与步骤。所建立方法不但能够同时处理存在阻尼与陀螺效应的高维系统，而且可推广用于分析复参数矩阵问题与弱非线性系统。对非对称单圆盘转子系统的计算表明所述方法正确、有效。     

结构动力分析显隐式混合积分并行算法及实现

在分布式并行计算机环境下开展有限元并行算法研究是计算力学领域的前沿课题之一。基于区域分裂法,提出了一种新的结构动力分析的显－隐式混合积分并行算法,给出了其算法执行过程,并从物理直观意义上解释了该算法的设计思想,指出了其本质是一种单元弱耦合的混合积分算法。同时在网络并行计算机群系统上,基于并行平台（ＰＶＭ）设计了算法程序。最后,通过数值算例证明了该算法的可靠性和有效性,并指出了进一步提高并行效率的关键是如何合理确定隐式积分区域单元数目     

结构动力分析隐式积分并行算法与实现

在分布式并行计算机环境下进行了有限元并行算法的研究,建立了结构动力分析的两种隐式积分方法（Ｎｅｗｍａｒｋ方法和Ｗｉｌｓｏｎ－θ方法）的并行化方法与算法步骤,设计了变带宽一维存储时有效刚度矩阵的三角分解并行算法;基于Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ的分布式ＭＩＭＤ并行计算机上,采用３Ｌ并行ＦＯＲＴＲＡＮ编写了计算程序,并将其移植到有限元串并行混合分析软件ＰＦＥＭ中。以平面问题和空间板弯问题作为实例进行了数值计算。结果表明计算方法具有较高的并行效率。当自由度为７５７９,最大带宽为７２６时,２个和３个处理器工作的并行效率分别为０．７０和０．５５。     

结构动力分析显式积分并行算法与实现

在分布式并行计算机环境下开展有限元并行算法研究是计算力学领域的前沿课题之一。基于区域分裂法，提出了结构动力分析两种形式的显式积分法的并行算法及步骤；同时，在用Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ组成的分布式ＭＩＭＤ并行计算机上，采用３Ｌ并行Ｆｏｒｔｒａｎ编写了计算程序，并将其移植到串并行混合有限元分析软件ＰＦＥＭ中；最后，通过对三维空间钢架结构的实际分析，不仅验证了算法和程序设计的正确性，而且结果表明算法具有较高的并行效率。当２个和３个ＣＰＵ工作时，并行效率分别为０．８和０．７。     

机群环境下汽车碰撞的并行模拟

针对汽车碰撞这一大规模的冲击接触问题,尝试在机群环境下实现汽车碰撞过程的并行模拟。首先从冲击接触问题的有限元格式出发,分别讨论了显式内力计算和接触计算的并行算法,对接触计算分局部接触和大规模接触两种形式讨论了并行实现方案的异同,给出了在机群环境下冲击接触问题的并行计算程序详细流程。最后对某福特车型进行计算,计算结果和实验结果接近,且在8个结点机机群环境下,加速比可接近5.5。     

线性多自由度系统弱参数激励振动的稳定性分挝

针对一般多自由度线性系统弱周期参数激励稳定性问题,尝试建立有效而通用的分析方法.运用复模态理论简要推导了线性系统避免共振的定量关系式.以此作为多尺度方法消去久期项的条件,将线性系统单频弱参激振动的稳定性分析转化为求解若干低阶代数方程组,得到了稳定条件与不稳定区域.借助于线性叠加原理,简要阐述了多频弱参数激励问题稳定性分析的思想与步骤.所建立方法不但能够同时处理存在阻尼与陀螺效应的高维系统,而且可推广用于分析复参数矩阵问题与弱非线性系统.对非对称单圆盘转子系统的计算表明所述方法正确、有效.