Navier-Stokes方程有限元并行计算方法最新进展

Navier-Stokes方程是流体力学的基本方程,其并行数值求解方法是当前计算数学和计算流体力学领域的最前沿课题之一。综述了Navier-Stokes方程有限元并行计算方法的研究现状。将已有的方法进行分类,分别介绍了其基本思想,评述了各种有限元并行计算方法的优缺点,讨论了有限元并行计算方法所面临的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

刮泥机承载梁有限元优化设计

利用作者所开发的水处理设备承载梁部件有限元分析软件,建立了某型号二沉池和平流池刮泥机承载梁的力学模型和有限元模型,论述了建摸方法和优化方法,并进行了有限元优化分析计算。研究结果表明,所建立的力学模型和有限元模型正确,优化效果显著,可减轻原设备重量的27.7%,具有重要的工程实际意义。     

空间杆系结构有限元计算结果的可视化

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的内力和应力情况 ,并给出了QTZ2 5型塔式起重机的有限元计算结果图的生成算例 .该方法生成速度快 ,算法简洁 .     

基于无粘结预应力混凝土简支梁动力有限元程序设计

本文在预应力砼基本理论和动力有限元分析的基础上,考虑预应力对刚度的影响,进行了无粘结预应力动力有限元的程序设计。对无粘结预应力混凝土简支梁的动力性能,运用所编程序进行了分析计算,计算结果表明,本文所编制的有限元分析程序在简支梁动力有限元分析计算中具有相对较高的精度。     

三维摩擦接触分析及其在车架有限元分析中的应用

推导了三维应力状态下的接触算法、利用该算法对载重车的铆接车架进行了有限元分析和计算，该算法得出的计算结果相对于以往传统的有限元分析方法所得出的计算结果更为接近实际情况，为铆接车架的设计提供了一种新的计算方法．     

圆钢管或圆钢管混凝土半相贯节点承载力计算方法研究

为了获悉圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点在不同失效模式下的极限承载力,文章基于失效模式建立了合理的力学计算模型,分别提出了圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点在支管受拉处、支管受压处的极限承载力计算方法;利用有限元计算软件ABAQUS建立了圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点的有限元计算模型,验证了所提计算方法的正确性。研究结果表明,所提出的圆钢管半相贯节点、圆钢管混凝土半相贯节点的极限承载力计算方法可以用于实际工程的管桁架结构设计。     

有限元计算中疏密网格间过渡单元的构造

连接密网格与疏网格的过渡单元对有限元计算结果的精度有较大的影响。为了提高有限元计算的精度,对于等参实体单元的网格中变节点数过渡单元,提出了本质上相同的两种修正方法——修改插值函数法和引入虚拟节点法。实现了过渡单元与所连接单元间位移的协调性,并保证了它们之间刚度的匹配性,从而使之能够满足有限元收剑准则。所提出的方法在数值实现上简单易行。计算结果与解析解一致,与ＡＤＩＮＡ法相比,精度有很大的提高。     

典型大型商用飞机撞击问题数值建模及计算

基于对空客A320的结构分析,开展了大型商用飞机结构简化和建模方法研究,建立了结构较为详细的飞机有限元计算模型,确定了适当的网格尺寸;通过将飞机撞击刚性靶体的数值模拟结果与Riera理论计算结果进行对比,验证了所建立的大型商用飞机有限元计算模型的合理性以及数值计算方法的可靠性.该大型商用飞机有限元计算模型可用于飞机冲击载荷特性的进一步分析,也可直接用于飞机撞击作用下结构响应安全性评价的数值模拟.     

增强假设变形梯度有限元方法稳定性计算

讨论了非协调增强假设变形梯度有限元的基本理论、所采用的本构关系和有限元列式.为了克服原先由Simo建议的方法中所固有的缺陷,即在模拟压缩变形时容易出现奇异能量模式而导致计算失稳甚至崩溃,对原方法中有关内变量和应力更新算法进行了改进.计算结果表明,改进的方法在模拟压缩和拉伸模型时,具有较好的计算稳定性.     

提高有限元应力计算精度的方法

本文所提出的方法可以明显地改善有限元方法中的求解“应力”的计算精度。过去使用平面三角形有限元方法位移结果可具有二阶精度,但“应力”只有一阶精度,现在若使用本文的方法,“应力”可以达到与“位移”同阶的精度。同时本文又针对不同介质的问题,提出了提高应力计算精度的方法。计算实例说明本法是正确的,有效的。     

用焓法有限元解相变问题的离散化方法

为了消除应用焓法进行含有相变的有限元传热计算结果呈台阶形的现象,本文作者提出“焓计算单元”和“固相分数”的概念,并将几种一维有限元实施方案的计算结果与精确解对比,说明采用所提出的概念,可以使有限元计算得出更为合理的结果。     

加载方法对钢结构件有限元分析结果的影响

文章通过对不同加载方法的有限元应力应变计算结果的分析,提出了常见有限元分析外载荷加载方法的一般形式,常用有限元分析计算软件手工加载和自动加载的特点,外载荷加载的主要影响因素,以及在有限元分析计算中如何避免外载荷加载不合理给最终分析计算结果带来的影响,正确确定外载荷加载的一般手段,并给出了一不同外载荷加载特性对有限元分析计算结果影响程度的实例,为更好地进行钢结构件的有限元应力应变分析提出了一定的见解和经验方法。可供从事有限元分析计算的相关研究人员和工程人员参考。     

分体式组合小箱梁桥空间有限元建模方法

为解决对分体式组合小箱梁桥桥型进行空间有限元分析时所遇到的各片箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确模拟等问题,为寻求合适的空间有限元建模方法,以由4片分体式组合箱梁组成的40 m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元计算模型、梁板单元组合计算模型及改进的梁格法计算模型,对比分析了在4种荷载工况下各片箱梁跨中位移解。计算结果表明:实体单元计算模型计算结果准确但建模复杂,与其相比,梁板单元组合计算模型最大误差为-5.4%,改进的梁格法计算模型最大误差为-2.3%。改进的梁格法计算模型为该桥型合适的有限元建模方法。     

计算混凝土湿热耦合变形的解析-有限元结合解法

根据混凝土的多孔介质特点和多孔介质湿热传输理论,给出了一种计算混凝土湿热耦合变形的解析-有限元结合解法.该方法的计算过程包括"温湿度分布的解析法求解"、"湿度分布向湿度应力转换的公式计算"和"湿热耦合变形的有限元分析"三部分.同时介绍了基于Visual Basic调用Matlab和ANSYS的编程策略通过混合编程开发的混凝土湿热耦合计算分析程序CTMSoft.根据所提出的解析-有限元结合解法,利用自行开发的CTMSoft程序对实际工程结构混凝土变形进行了数值计算,与现场实测及光纤光栅监测结果的对比分析表明了该计算方法和程序的合理性和有效性.     

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。     

多孔介质中不可压缩流体驱动问题的特征有限元方法

在有界区域中不可压缩流体两相驱动问题是由一组耦合的非线性偏微分方程组的初、边值问题所决定。Douglas和Roberts曾提出其数学模型并研究了半离散化方法。本文对压力方程采用有限元方法,对饱和度方程采用特征——有限元方法,此方法截断误差小,计算更精确。     

汽车空调系统离心风机气动噪声数值计算

将Lighthill方程转化为变分形式,考虑声传播在复杂固壁内的反射,折射等,利用有限元方法对某汽车空调系统离心风机气动噪声进行了数值计算.也采用积分方法对其气动噪声进行了计算,此方法采用自由空间格林函数,在求解远场声辐射问题时将其简化为自由空间问题.首先建立离心风机CFD计算网格,通过离散涡模拟计算了离心风机内部非定常流动,通过涡量云图、声功率云图及各处的压力波动曲线分析出主要噪声源为叶片压力面及蜗舌前后部;然后建立气动声学有限元计算模型,分为考虑蜗壳和不考虑蜗壳的情况,计算离心风机辐射噪声.有限元计算结果与积分法计算结果的对比表明:用格林函数的积分解法进行计算时,其所做的简化导致结果产生较大误差,气动声学的有限元计算方法与实际吻合较好.     

多分析软件融合技术的有限元分析计算方法探索

在对某企业常用的平台类钢结构件应力应变分析计算时,应用Solidworks三维设计软件、ANSYS和MSC.Patran/Marc有限元分析计算软件等的多软件融合方法进行了对平台类钢结构件的有限元应力应变分析计算。通过实例,经反复分析、计算与验证,证明这种多软件融合的有限元分析计算方法在有限元分析计算中是切实可行的,能够达到对钢结构件实现快速、准确、有效地进行有限元应力应变分析计算。     

基于改变结构刚度模态试验的动力学模型修改

提出了一种新的动力学有限元模型刚度与质量矩阵的修正方法.在分别测量原结构动力学系统的模态和改变结构刚度后的动力学系统模态基础上,利用矩阵计算和代数方程求解,计算出原结构有限元模型的刚度、质量矩阵的修正量.文中用实例研究了用非完整模态集进行模型修正时,实测模态阶数与模型修改后刚度、质量阵元素及模态频率、振型的计算精度之间的关系,从而证明了本文所给出方法的可用性以及当误差局限于局部小区域时该方法所具有的易用性与准确性.     

奇异热流密度场的数值分析(Ⅱ)——热流密度场强度因子的计算

采用稳态热传导问题的杂交有限元列式构造了奇异热流密度场单元,利用该单元可以高效、准确地计算热流密度场强度因子.在该杂交有限元的列式中,假设热流密度场由前期提出的一维有限元方法计算得到的特征解推导而来.一系列的数值算例表明,采用奇异热流密度场单元,仅需要很稀疏的有限元网格就可以得到非常精确的结果,说明所提出的方法是有效而可靠的.