框架结构稳定分析的泡函数有限元法

寻求一种既有普通杆件有限元的简洁性,又能求解所有框架结构临界载荷的有效方法．根据框架结构杆件失稳变形和泡函数的特点,采用新的基函数系,在普通杆件有限元的形函数中引入泡函数,得到泡函数有限单元法．泡函数是定义在有限单元上的一个模型,其在单元的边界上为零,而在内部非零．它的应用改善了普通杆件有限元法的收敛性,并使其适用于任何框架结构的屈曲分析．算例表明,泡函数有限元法对于框架结构的屈曲分析具有良好的适应性、稳定性、收敛性和求解效率,是一种进行大型结构屈曲分析的有效方法．     

剪力滞后对开口薄壁杆件侧向稳定的影响

提出一种简单而有足够精度的方法，以探讨开口薄壁杆件中由杆壁中面上的剪应变引起的剪力滞后现象对其侧向稳定的影响。首先建立一个考虑杆件扭转和翘曲，特别是考虑杆壁中面上剪应变的能量方程。这个方程可适用于任意横向荷载、任意边界条件下和任意棱形开口薄壁杆件的侧向稳定分析。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法解一些典型的数值例题，并与已知的试验结果和有限单元法的计算结果吻合很好。最后详细讨论了反映剪力滞后现象的杆壁     

等参数有限单元分析及程序

§1.问题提出 近十多年来,随着计算机的发展,有限单元法有了迅速的发展。现在,不仅在结构分析中广泛地应用有限单元法,近年来,它还在愈来愈多的非结构问题分析中得到了应用。 目前,有限单元法应用中,一般采用三角形单元(网格)。采用三角形单元有计算格式简单,程序容易编制等优点,所以较为普及。本文把这种采用三角形单元的有限单元法称为“常规有限元”。“常规有限元”在理论和实践中都存在一些问题,其中以精度问题最为突出。     

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析. 所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律. 本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.     

结构灵敏度分析的解析方法

对基于有限单元法结构设计灵敏度分析的有限差分法,半解析法和解析法进行了评述,针对不同性质的设计变量,推导了杆件单元和块体等参单元设计灵敏度分析的解析公式,给出了解析求解劲度矩阵,荷载矩阵及单元内（应）力矩阵对设计变量导数的算法。算例表明,本文方法计算精度高,方法简单,计算工作量少。     

框架结构简谐响应分析的一个新方法

研究简谐荷载作用下框架结构动力响应的高效率计算方法,提出了基于精确单元的一种直接方法.首先简要总结了已有的简谐响应计算的振型叠加法和直接法,并进行了比较分析.介绍了基于控制微分方程位移通解构造的精确形函数、精确单元及相应的单元特性矩阵;在单元内部阻尼影响可忽略不计的情况下,这种单元可以精确地模拟给定频率简谐荷载引起的单元振动响应.此时采用直接法,即使每个杆件仅用一个精确单元模拟也可得到精确数值解.对受阻尼影响的结构,提出的改进算法的计算精度也远高于常规方法.最后,给出了数值算例,证明新方法的有效性.     

非结构四面体网格上三维非线性扩散方程的有限体积法

为了有效地数值模拟科学和工程中有广泛应用的非线性扩散方程,在三维线性扩散方程非结构四面体网格的有限体积法的基础上,提出了一个计算非结构四面体网格上非线性扩散方程的有限体积法。方法采用网格单元中心作为计算节点,相对于网格点的方法,计算量减少了一半。用L agrange因子法得到网格点上的值,考虑了网格中心点和网格点的相对位置,更适应大变形的网格。利用算子分裂,使计算更加简单。用N ew ton-B iCG STAB法来求解得到非线性方程组。数值结果表明:该方法具有二阶精度、保持通量守恒、对大变形的网格适应性强。     

一种等效的三边形杆件单元

基于有限元思想,根据三节点三角形单元与三角形平面杆件单元在受到同样荷载列向量的条件下位移等效原则,构造出一种更为简单适用的等效三角形杆件单元,使二维结构用一维单元进行分析.由于单元的推导不是根据微元体单元应力、应变等效,而是从节点位移等效的这一思路出发,使得本研究单元较以前的等效铰结桁架单元可以满足结构有限元划分单元时对矩形单元的要求.同时截面计算公式中包含了泊松比这一体现材料特性的参数,因而公式更加具有普遍意义.运用本研究方法对钢筋混凝土简支梁及悬臂梁进行计算分析,并将其计算结果与ANSYS计算结果进行比较.研究结果表明,本研究所推导的等效三边形杆件单元计算精度良好,计算结果可靠,可以满足工程应用需要.     

无限单元法在公路隧道结构分析中的应用

采用具有精确解的无限厚壁圆筒作有限单元法分析和无限单元法分析,通过对这两种分析方法的分析结果的比较得知：无限单元法是解决无限域问题的一种有效的方法,采用这种分析方法进行隧道及地下工程结构分析,可以消除有限单元法所带来的边界效应,从而使计算精度大为提高。本文采用无限单元法对某公路隧道进行了分析计算,计算结果与实际基本吻合。     

桁架结构强度计算研究

分别采用轴力杆单元、弯曲-轴力梁单元和三维实体单元的有限元法对桁架结构进行静力分析.计算结果表明:采用轴力杆单元和采用梁单元的轴向应力接近,采用实体单元节点处的最大等效应力远高于杆单元模型和梁单元模型的应力,采用实体模型的位移大于杆单元和梁单元的位移;理想桁架中应力为零的杆件,用梁单元和实体单元计算应力并不为零;桁杆两端和节点存在应力集中,等效应力数值远大于杆件的应力.理想桁架的计算方法的杆件轴向应力虽然计算精度较高,但是不能反映节点的应力集中,桁架的强度计算应该考虑节点的应力集中.文中研究结果可以用于井架及电塔结构的强度设计.     

一种精确的薄壁杆单元

构造了一种新的有4个节点，22个自由度薄壁杆单元，其能考虑杆件的翘曲和剪切变形，能精确描述薄壁杆件的纯状态和非均匀扭转，而且适用于任何剖面（开口，闭口和混合剖面），数值算例表明该单元计算精芳高，可用于薄壁杆件结构的静动力分析。     

电导率线性变化测井二维有限单元法数值模拟

以往电测井有限单元法的数值计算中往往假定电导率分块均匀，或者在纵向分段均匀，或者在纵向上不变．为模拟电导率连续变化的情况，提出一种测井二维有限单元数值模拟方法．允许电导率在矩形单元内纵向(井轴)和横向上都可以线性变化，使之能模拟复杂的地电模型．采用异常电位法在变分中消除了电源项这个奇点，使电源附近的电位计算更加精确．此外还考虑了地面的影响，可以对地表附近的测井曲线进行研究分析．经过对多种模型的计算，证明了方法的正确性。     

分析板稳定性的有限条法程序

有限条法是近年来发展起来的一种数值分析方法,特别适用于分析起重机箱形梁这样的棱柱形薄壁结构。从1972年起,国外有人开始研究用有限条法分析板的稳定性,但至今未见发表相应的程序。本文用有限条法原理,编制了分析矩形板稳定性的DJS—21机ALGOL60程序。程序中运用了自动划分板条及处理边界约束的技巧。计算结果表明,其精度明显地优于有限单元法。     

采用现场量测方法确定围岩的综合弹性模量E

引言自从数值计算应用于岩上工程以后,围岩的稳定分析,已由定性评价向定量计算发展。特别是迅速发展的有限单元法.对于符合连续介质力学模型的围岩,国内外已有许多较为完善的计算程序。但实践证明,用数值计算法对围岩进行分析的结果是否符合实际,在很大程度上决定于弹性模量 E 的取值正确与否。仅管数值计算在方法和技巧上可以不断改进.以提高计算精度,但是若 E 的取值与实际不符,计算结也难以他人信任。所以如何正确的确定 E值已成了当前地下工程中一个重要课题。     

考虑跨中塑性铰的钢框架结构非线性分析

给出一种考虑跨中塑性铰的钢框架结构的非线性分析方法 ,该方法可以通过 1单元 /杆件来分析杆件上有分布荷载 ,从而可能会在杆件内部形成塑性铰的情形 .除此之外 ,该方法还可以考虑轴力的二阶效应、剪切变形、横截面塑化、残余应力、初始缺陷等几何和材料非线性因素的影响 ,既克服了塑性区法因单元划分过多而花费机时的缺陷 ,又弥补了塑性铰法不能考虑横截面塑化及仅在单元两端形成塑性铰的不足 .计算分析表明 ,结果令人满意 .     

复合单元法在变截面梁自由振动分析中的应用

对复合单元法理论进行简单介绍,利用该方法获得了多阶梯变截面梁和渐变截面梁的有限元动力分析方程。在此基础上通过求解广义特征值问题得到了梁的前几阶固有频率振型。在划分不同单元数目的情况下,对利用复合单元法(CEM)和有限单元法(FEM)以及其他理论方法所得的固有频率进行比较,进一步结合软件ANSYS求解的结果进行比较。数值仿真结果表明:复合单元法具有计算量小、计算精度高的优点。因此,在结构动力分析中有一定应用前景。     

弹性力学中三种有限体积法方案的对比

为了研究弹性力学中三种典型的有限体积法方案(FVM1,FVM2和FVM3)的精度差异问题,采用理论推导和算例验证的方法,建立了基于有限体积法原理的力平衡积分方程,利用三角形网格进行离散化,在计算出内部单元和边界单元对力平衡贡献的基础上,对每一种有限体积法方案确立了与有限单元法方案(FEM)刚度方程组相类似的线性方程组,对比所建立的各个方程组的待定系数.结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,即为最优方案;在不考虑集中力的情况下,方案FVM3的精度也与FEM相同.最后以一个数值算例,对这三种有限体积法方案进行了对比分析,验证了上述分析.该结果对工程计算数值模拟具有一定的参考价值和指导意义.     

超松弛因子最佳值的确定方法

在数值解法中,普遍采用有限差分和有限单元法,两种程序所得结果都是一个待解的线性或非线性矩阵方程。超松弛迭代解法不仅算法语言简明,而且具有加速迭代收敛的功能。本文通过两维稳态导热有限单元法的实例分析,给出了确定超松弛因子最佳值的一种简单方法。     

火灾下钢骨混凝土柱温度场分析

在合理建立室内火灾传热模型基础上 ,利用有限单元法和有限差分法的混合解法 ,给出了钢骨混凝土柱高温下温度分布的数值计算方法 ,并编制了有限单元法计算程序 ,以分析火灾下钢骨混凝土柱在不同时刻的温度场 .通过程序计算与火灾试验结果的对比分析 ,验证了分析理论和相应计算程序的正确性和可靠性 .     

地下水数值模拟软件简述

随着科学技术的发展,数值法越来越成为解决地下水问题的重要方法,数值模拟技术以其方便、灵活和高效的特点受到广大水文地质工作者的欢迎。国内外科技工作者开发了一批数值模拟软件,并不断推广,带来了数值模拟软件的大范围应用。1数值模拟理论的发展数值法常用方法有有限差分法、有限单元法、边界单元法和有限