三维体单元多级细化方法研究

传统方法采用六面体单元进行局部细化,模型准备时间长,对于复杂边界处容易造成单元畸变,甚至需要四面体单元过渡,大大降低了求解精度.在h法和原有单元过渡法的基础上,提出了体单元多级细化方法,并给出了实现形式,然后通过与Hertz法和常规细化法的对比,验证了该方法的有效性.最后,针对多级细化带来的边界过刚度问题,采用扩大细化区的方法予以解决,并以轧机辊系接触问题为例进行了分析验证.     

基于多点约束的多尺度混合试验界面连接方法与验证试验

针对现有计算单元难以精确模拟结构局部复杂力学特性的问题,提出一种集成试验单元的多尺度混合模型构建方法.在不损失界面自由度的前提下,利用多点约束法实现了ABAQUS多尺度壳单元和实体单元分别与单柱试验单元的界面连接;基于Open Fresco平台,以底层中柱为试验单元进行了两层两跨平面钢框架的多尺度抗震混合试验,与有限元对比分析表明:多点约束法能够有效地实现不同尺度单元间的边界变形协调;试验单元能够真实直接地模拟结构重要部位的受力特性;在满足工程应用精度的前提下多尺度混合模型能够节约计算资源和时间,为改进结构抗震分析可靠性提供了新的研究手段.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法

提出一种用于结构多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法,实现整体宏观模型与局部精细化模型边界条件的直接传递.将宏观模型的一部分附加建立到精细化模型的周边,该部分单元外侧边界节点的相对坐标与宏观模型一致,从而根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移;该部分单元内侧边界的低维度单元与精细化模型的高维度单元之间采用多点约束或基于面约束的线-面接触单元连接,以保证不同尺度模型在界面的变形协调.通过组合梁算例分析表明:部分混合单元法的位移计算结果与目标解精确符合,应变计算结果在断面中心处误差为0.3%~4.4%,在断面侧边缘局部小范围最大误差约7.9%,该方法相对于整个结构的多尺度混合单元模型,在保证计算精度的同时,大大减轻了建模工作量和计算成本.     

刚塑性有限元求解板带轧制过程的初速度场

用可压缩刚塑性有限元法,通过自行开发的计算程序对板带轧制过程进行了二维非线性求解.在保证计算精度的情况下,以缩短计算时间为目标,研究了初等方法、G函数法和改进细化网格法设定初速度场对计算时间和计算结果的影响.结果表明:轧制力计算结果和实测值吻合良好,满足精度要求;初等方法、G函数法和改进细化网格法的计算结果相对误差不超过3%,初速度场设定对轧制力求解影响较小;G函数法和改进细化网格法相对初等方法迭代步数较少,由于需要求解方程组,G函数法设定初速度场计算时间最长;改进细化网格法在保证计算精度情况下,减少了迭代步数,缩短了计算时间,提高了计算效率和求解稳定性.     

一种基于重心的快速细化算法

分析快速细化算法和OPTA细化算法不足产生的内在原因,提出一种新的基于重心的快速细化算法.该算法根据被细化图像的特点,用密度重心快速将纹线细化到3个像素宽度内,计算4邻域拓扑实现彻底细化.仿真结果表明,在细化效率方面,该算法一次遍历删除超过一半的大量冗余像素,是快速细化算法的3～7倍;在细化要求方面,该算法可达到绝对单像素、光滑无毛刺,并能保持端点不被吞噬,能够很好地满足图像细化的要求.     

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。     

基于数字下变频技术实现的局部细化谱分析

本文提出了一种基于数字下变频(DDC)技术的快速局部细化频谱分析的方法,并探讨了算法实现中的关键步骤和需要注意的问题.仿真结果表明采用细化FFT分析后,得到的高精度频谱分析功能.     

脱机手写汉字识别中笔段提取算法研究

基于目前细化和特征点提取的实现方法,提出了改进的分组细化方法和远端拐点法。改进的分组细化法能够在细化过程中,根据分组数标记字符图像中分叉点的类型,为后续的拐点提取做准备。给出了一种快速提取汉字拐点的方法远端拐点法。实验结果表明,该方法能够较好地提取笔段,特征点提取的正确率达到98.6％。     

一种基于单像素指纹边界的信息隐藏技术

利用信息隐藏技术提高身份认证系统的安全性是一种有效方法,通过将用户身份信息中的指纹、人脸以及口令融合进行多模态认证提高身份认证安全性.而将口令信息嵌入到指纹图像中实现口令信息的隐藏及存储,既能够满足安全认证的需要,又能够保证口令存储的安全性能.本文首先介绍了基于指纹图像为载体的口令信息隐藏技术,然后将细化后指纹图像按单元块进行像素划分,再将口令信息按照Hash函数嵌入到单元中心像素点上,相当于构成一个二元信息稀疏矩阵.该方法不仅保证了指纹图像的质量,还确保了指纹图像骨架脊线的质量,从而确保了指纹识别的精度.最后,通过实验结果表明,本文提出的基于单像素指纹边界的信息隐藏技术能够较好地将信息嵌入到指纹图像中,具有较低修改率的同时提高了PSNR峰值信噪比量,而且与其它方法相比,本文提出的方法对指纹识别正确率影响较小.     

精化杂交法及精化平面四边形单元

基于新的泛函、合理的变量假设及应变正交化，提出了称之为精化杂交 元的方法。精化杂交法可以使单元的应变能按假定的应变模式分解，由此得 到相应的分解的单元刚度矩阵，而且常常可以推出显式。精化杂交法有效地 提高了杂交应力元或广义杂交元的精度和计算效率。所建立的平面四边形精 化杂交元，可以作为对著名的Ｐｉａｎ单元的改进。算例表明，所建立的四边形 单元较已有的各类平面四边形单元具有更高的精度和计算效率。     

精化直接刚度法及九参数三角形薄板单元

提出一种可直接用于精化不协调元的精化直接刚度法．其列式与直接刚度法类同，单元间的协调条件平均满足；既能保证收敛又能提高精度．精化直接刚度法的变分根据是广义变分原理．用精化直接刚度法对著名的九参数三角形Ｚｉｅｎｋｉｅｗｉｃｚ薄板单元进行了精化，建立了新的九参数三角形板元ＲＴ9和ＲＴ１０．数值结果表明本文建立的单元收敛且精度高．     

薄板稳定性有限元分析中几何刚度阵的精化法

对薄板稳定性有限元分析中的几何刚度矩阵提出了一种精化方法，不仅有效地提高了求解临界荷载的精度，而且提高了求解纯剪临界荷载的能力。     

薄板稳定性分析中的一个精化不协调元

基于直接刚度法建立的十二参数任意四边形薄板精化不协调单元,采用三次和线性插值函数的某种组合构造了其单元几何刚度阵,并着重对几何刚度阵进行精化,给出了精化几何刚度阵显式。数值结果表明,其收敛速度快、精度高、易于实施。     

有限元离散化变分原理及精化元法

对线性和几何非线性有限元离散体系,建立了放松单元间协调约束的不协调元和杂交变分原理,由此建立了精化不协调元和精化杂交元方法,保证了收敛,无痛和高精度。     

解反对称矩阵特征问题的精化广义Lanczos方法

利用广义Lanczos算法,提出了一种计算反对称矩阵特征问题的广义Lanczos方法,并根据精化策略给出了求解大规模反对称矩阵部分特征对的精化广义Lanczos算法,数值实验表明精化变形需要的迭代次数更少.     

二维位势问题快速多极虚边界元解

快速多极虚边界元法是近期发展起来的一种数值算法;其对大规模复杂问题的计算,能在保证求解精度的前提下,使计算量和存储量均比常规虚边界元法具有在数量级上的减少.本文给出了二维位势问题快速多极虚边界元法的求解思想,并进行了数值论证;由文中的数值结果可知,本文方法具有可行性,且有较好的计算精度.     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.     

矩形网格抛物型问题的质量集中有限元方法

就一类典型的抛物型问题——热传导方程,研究矩形网格上质量集中有限元方法的有关性质.首先给出了矩形单元上双线性有限元基函数的积分公式,在此基础上讨论质量集中有限元方法的误差估计.研究表明,矩形网格上的质量集中有限元方法具有与普通的有限元方法同等的逼近精度,但却具有更少的计算量,并且在一定条件下可以保持极值性质.最后给出了在矩形网格上质量集中有限元方法保持极值性质的剖分条件.     

增广Krylov子空间上的精化Lanczos方法

精化Lanczos方法用于计算大规模对称矩阵特征对,与传统的Lanczos方法不同,主要是利用精化向量的优越性,用精化向量替代Ritz向量,介绍了用精化Lanczos重启方法和精化Lanczos压缩重启求近似特征对,理论上分析它们与传统方法的差别及优劣性。