非线性对流扩散问题特征-有限体积法及其误差估计

将有限体积法与特征线方法相结合,针对非线性对流占优扩散问题建立了特征-有限体积法,并进行误差分析,给出了误差精度阶的最优H1模估计.这种方法既保持了有限体积法计算量较小、便于处理边界条件的优点,又保持特征线法可以减少时间方向误差、便于采用较大时间步长的特点.     

固体等温体积弹性模量体积依赖性的研究

等温体积弹性模量BT是反映固体受到压强作用下的力学性质,本文提出了一个关于等温体积弹性模量体积依赖性的计算公式,并将其应用到NaCl,H2,D2和MgO在不同压强下的实验数据,结果表明和实验吻合很好.为高温高压下固体行为的预测提供了新的视角.     

基于双向流固耦合模型的溃坝水流数值模拟

弹性结构在运动流体的作用下会产生动力响应,对结构本身的安全性和耐久性都提出了更高的要求。使用开源计算流体力学软件OpenFOAM和开源计算固体力学软件CalculiX建立双向流固耦合模型,对溃坝水流冲击刚性结构和弹性结构的过程进行了数值模拟。首先对比了代数流体体积法和几何流体体积法在分析溃坝水流冲击刚性结构时的精度,结果表明几何流体体积法能够更为准确地模拟剧烈变化的自由液面。进一步采用几何流体体积法对溃坝水流冲击弹性结构的双向耦合问题进行了分析,弹性结构的动力响应和自由液面的分析结果与前人的数值结果吻合良好,表明目前的数值模型可以应用到实际工程的流固耦合分析中。     

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.     

流体动力学中不连续源项大Reynolds数问题的有限体积法

讨论不连续源项大Reynolds数问题,引入2种非均匀网格技术,应用有限体积法构造了数值方法:Sh-ishkin型有限体积法和多过渡点型有限体积法.数值实验显示,2种方法都较好地模拟了边界层和内部层的性质,具有一致收敛的计算效果;多过渡点型有限体积法明显优于Farrell所提出的Shishkin有限差分法.     

有限体积法仿真金属塑性成形的关键技术

基于有限体积基本原理，对有限体积法模拟金属塑性成形中初始边值条件的生成、材料变形行为的动态跟踪描述、动态边界条件的处理等技术进行了详细的研究。探讨了有限体积网络体系的建立、模具及工件几何外形的描述、初始速度边界条件的获取以及摩擦边界条件的施加等问题，提出了表述变形体物理场量和跟踪描述变形体边界的技术路线，同时给出了选取时间加载步长以及处理动态接触约束条件的技术处理方法。从而有效地解决了有限体积法仿真金属塑性成形的关键技术问题。     

非线性计算固体力学的若干问题

基于作者近年来在非线性计算固体力学中的工作，讨论了在这个领域中非线性有限元、本构行为数值模拟、应变局部化等若干问题的研究现状和最近发展。希望本文有助于计算力学工作者了解非线性计算固体力学一些重要方面的当前发展动态与趋势，并推动它在工程领域中的应用。     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

样条力矩配点法

力矩法(method of momeot)是Yamoda及Fujita(1934—1951)研究层流问题及非线性瞬时扩散问题时所发展起来的。这个方法目前大都在瞬时传热导问题中应用.1981年3月文[3]把它推广到固体力学中,并以各向同性的弹性簿板为例,提出一个样条力矩配点法。本文介绍这个方法的基本原理和方法.     

导热问题中4种有限体积方案对比

为研究平面导热问题中常用的3种有限体积方案(FVM2、FVM3、FVM4)和新提出的方案(FVM1)的精度差异问题.采用理论推导和实例验证的方法,对解算区域进行三角形网格划分,建立了平面导热问题有限体积法数学模型,推导出了有限体积法解决平面温度场问题的线性方程组,分析了各种有限体积法方案以及有限单元法计算公式的类似性和公式中参数的差异.编制了数值计算软件,结合特例,解算出不同有限体积方案的温度分布,并与理论解进行了对比.研究结果表明:方案FVM1与FEM精度相同,且与理论值基本一致,为最优方案.在不考虑第三类边界情况下,FVM4的精度也与FEM精度相同.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

三维弹性问题的有限分析法

将有限分析法应用于分析固体力学的三维弹性问题，导出了三维弹性过值问题的计算格式。由于使用格林函数法求局部解析解，提高了计算精度。     

四边固支钢筋混凝土板力学性能的影响因素分析

通过ANSYS计算软件对四边固支钢筋混凝土板进行力学性能的影响因素分析,通过建立模型和分析,得出不同影响因素下混凝土板的变形特征和应力分布规律,同时对作用相同荷载和约束条件下实心板和空心板进行分析比较,发现边长比和板截面形式对板的力学性能影响较大,配筋率和板厚对板的受力也产生一定的影响,选择适当模型参数将改善混凝土板的力学性能.     

水力裂缝的缝高控制参数影响数值模拟研究

水力压裂是低渗油藏增产的重要手段,在工程中有着广泛的应用.以ABAQUS软件为平台,采用平面应变模型模拟油藏的流固耦合力学行为,用基于损伤力学方法的粘性单元模拟裂缝沿高度方向的起裂和扩展过程.对大庆油田某水平井的压裂过程进行数值模拟,得到的井口泵压曲线与现场施工测得的泵压曲线吻合良好,验证了模型的正确性和合理性.采用该模型研究了隔层与产层之间的地应力差、抗拉强度差与弹性模量差之间的耦合作用对裂缝高度的影响.结果表明,隔层的高应力、高强度和低模量能够较好地控制裂缝高度,这些结果对压裂工程设计有很好的参考价值.     

造纸机压榨辊装配压强的有限元分析

具有外伸端的过盈配合结构之装配压强的分布规律及数值大小是固体力学范畴中一个非常复杂的问题，造纸机压榨辊的结构正是如此，因此，分析压榨辊装配压强对于改善压榨辊的受力状况及合理进行结构设计是非常必要的。本文用有限元方法对造纸机压榨辊装配压强进行了分析，为压榨辊的设计提供了依据。     

基于多重角度离散的排气系统红外辐射特性数值模拟

为解决有限体积法耦合求解排气系统红外辐射特性时角度离散数目不足的问题,提出多重角度离散方法,并计算了某轴对称排气系统的空腔-喷流组合红外辐射特性。用较粗的离散角度耦合计算每个喷管空腔微元面的辐射亮度,用较细的离散角度对空腔-喷流组合辐射的每个控制角进行独立计算,求解红外辐射强度。结果表明,多重角度离散方法可以使排气系统红外辐射程序在保证计算精度的同时,探测方向更加灵活,克服了有限体积法求解喷管空腔-喷流组合辐射强度分布时角度离散数目不足的问题。     

静电陀螺仪球形铍转子动态变形的若干解法

对静电陀螺仪球形铍转子的动态变形进行了解析与有限元数值分析。解析分析以弹性力学为依据，有限元分析采用ANSYS软件，在利用ANSYS软件进行有限元分析时，分别采用了实体单元中的轴对称单元PIANE183和三维二十节点的六面体结构实体单元SOLID186。解析解和有限元解吻合得很好，计算出的铍转子动态变形完全相同，分析表明数值解比解析解较为简单，而按照轴对称二维平面单元进行转子的动态变形计算是最为简便快捷的解法，使今后铍转子的弹性分析和计算大为简化。     

有限元单刚矩阵计算的神经网络法

固体力学有限元计算问题可以采用神经网络进行实时求解，神经网络可用改进的Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络。求解之前必须确定信号网络的联接权矩阵（相应结构刚度矩阵）。分析了单元刚度矩阵的组成，提出用ＢＰ网络来实现单刚矩阵的实时计算方法。分别用传统有限元法和ＢＰ网络法求解了一三角形单元的单刚矩阵元素，结果表明ＢＰ网络法计算具有实时性，精度满足工程要求。     

断裂力学的发展与研究现状

断裂力学是50年代开始发展起来的固体力学的新分支.主要按断裂力学发展的成熟度,着重介绍线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、断裂动力学这三种经典断裂力学的基本理论与断裂准则,简要谈及建立在奇异性基础上经典断裂力学断裂理论所存在的主要问题与矛盾,以及对新材料断裂理论的探索与对未来断裂力学的展望.     

振动作用下散体内外摩擦特性的研究

振动在散体处理领域中得到了广泛应用。由于散体材料的复杂性,很难进行精确的理论分析和模型研究。本文通过新研制的振动直剪仪,对受振散体的应力-应变曲线,动、静抗剪强度,内、外摩擦角和内聚力等力学参数,以及振幅、振频、水份、颗粒尺寸对散体动特性的影响等方面进行了探讨。研究结果对于散体动力学的基础及散料处理的工程实际有重要意义。     

损伤力学理论在岩石边坡工程中的应用研究

作者应用损伤力学理论对某铜铁矿陡边坡进行了解析;并引入损伤张量模拟岩体的不连续性,采用损伤模型的有限单元法和常规的有限单元法,对该边坡的力学特性和变形特征进行对比分析,合理地评价了由不连续面分布形成的岩体强度各向异性。