约束动力系统的分析结构力学积分

约束保守系统导出了微分代数方程,其数值求解总是采用差分法.微分-代数方程的约束带来Lagrange参变函数转变而得的微分方程,有其指标问题,扩大了求解的规模.虽然已经注意差分的保辛,但沿切面积分再投影,仍带来许多问题.本文运用分析结构力学的方法,以节点处的独立位移为未知数且严格满足节点的约束条件,再将有限元近似用于区段作用量函数,在区段内部用简单插值求解.则按分析结构力学的理论,不但达到了积分的保辛且区段内部的约束条件也可在变分原理的意义下近似满足.数值结果满意.     

Hamilton系统的保辛 守恒积分算法

给出了Hamilton系统基于辛矩阵乘法的显式时不变正则变换和时变正则变换．引入含参变量的近似Hamilton系统,并以近似Hamilton系统为基础进行辛矩阵乘法的正则变换．正则变换保证了数值积分的保辛性质,而通过调整引入的参变量可保证能量在积分格点上守恒．实现了Hamilton系统即保辛又保能量的算法．     

小参数摄动法与保辛

应用数学与力学经常使用小参数摄动近似．在物理与力学中有大量保守体系的分析．保守体系的特点是保辛．本文指出小参数摄动法保辛的问题应予考虑．位移法摄动是保辛的,而辛矩阵的加法摄动则未能保辛．数值例题给出了对比．     

纳米级微动平台的结构力学特性及实验研究

为了实现2 维非耦合纳米驱动控制,介绍了一种基于压电陶瓷驱动和柔性筋板导向的一体化新型纳米 级微动平台的结构设计．重点介绍了运用解析计算方法对平台结构力学特性的分析研究,得出了该平台导向筋板弱 截面处的最大应力以及主体机构的基频值,并通过有限元仿真验证了解析计算结果的正确性．最后,采用显微视觉 技术,进行了微动平台动态运动性能的测试实验,给出了平台的动态输入输出特性曲线．     

基于有限元方法的门式起重机力学特性分析

为提升门式起重机的力学性能,使用有限元方法分析门式起重机的力学特性。确定门式起重机的基础结构与材料,将其基本参数输入到有限元软件CATIA V5R20中,通过构建并精简几何模型、单元选取、网格划分、边界约束,完成门式起重机有限元模型的构建。试验结果显示,改进后的门式起重机力学性能更佳,能够降低材料成本,提高工程质量。     

高炉炉壳结构力学分析软件开发

为探索基于ANSYS平台开发各类工程结构分析软件的通用方法,以高炉炉壳结构力学分析软件包为例,用VC＋＋编写程序并实现对ANSYS的封装．该方法可修改ANSYS的APDL数据文件中的输入参数,自动运行ANSYS的APDL批处理程序,利用ANSYS的OUT结果文件进行后处理,也可借助其他后处理软件进行后处理操作．该方法可使用户在不必熟练掌握ANSYS模块的情况下,利用ANSYS进行工程有限元问题的分析计算．     

超级有限元分析软件ABAQUS

ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元分析软件之一,可以分析复杂的固体力学、结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS正逐步得到中国用户的认可。     

液压支架有限元分析

建立了液压支架推移框架的有限元模型,给出其在三种工作状态下的应力与位移分布图,为进一步改善其结构、增加其使用寿命提供了一定的理论依据。     

钢圈强度有限元分析

应用有限元分析理论,对钢圈的结构进行强度分析,得到钢圈的应力分布图. 通过分析,能对钢圈的结构优化提供基础,进而提高钢圈的性能.     

民用飞机结构强度设计中的全机精细有限元 分析技术及其应用

借助大型计算机云计算资源,最大程度地保留结构细节特征进行全机精细有限元建模,并应用于大型民用飞机全机静力试验数值模拟仿真计算。全机精细有限元模型仿真数据与试验数据的对比结果表明：与传统的内力求解等效刚度有限元模型相比,精细模型在结构应力、稳定性和连接强度的计算精度方面具有独特优势。对全机精细有限元模型的建模特点、精度优势和技术难点进行剖析,探讨其在民用飞机结构强度设计中的应用前景。     

A mixed interface finite element for cohesive zone models

The phenomena of crack initiation, propagation and ultimate fracture are studied here under the following assumptions: (i) the crack law is modelled by means of a cohesive zone model and (ii) the crack paths are postulated a priori. In this context, a variational formulation is proposed which relies on an augmented Lagrangian. A mixed interface finite element is introduced to discretise the crack paths, the degrees of freedom of which consist in the displacement on both crack lips and the density of cohesive forces. This enables an exact treatment of multi-valued cohesive laws (e.g. initial adhesion, contact conditions, possible rigid unloading, etc.), without penalty regularisation.A special attention is paid to the convergence with mesh-refinement, i.e. the well-posedness of the problem, on the basis of theoretical results of contact mechanics and some complementary numerical investigations. Fulfilment of the LBB condition is the key factor to gain the desired properties. Moreover, it is shown that the integration of the constitutive law admits a unique solution as soon as some condition on the augmented Lagrangian is enforced. Finally, a 3D simulation shows the applicability to practical engineer problems, including in particular the robustness of the formulation and its compatibility with classical solution algorithms (Newton method, line-search, path-following techniques).     

基于工作站机群的有限元结构分析并行计算

并行计算正成为科学和工程计算中的一个新趋势。将采用区域分裂技术的并行有限元方法应用于工作站机群的分布式并行环境。提出了基于单元区域分裂的共轭梯度并行算法。在工作站机群上对坝体结构进行求解,对其并行性能进行分析。     

时间-空间混和有限元

分析动力学与分析结构力学在数学理论上是一致的.振动与结构力学问题,其实只是一个符号之差.分析力学方法对两方面可通用.双曲型偏微分方程与椭圆型偏微分方程也是差一个符号.虽然性质不同,但分析上有共同之处.本文提出在有限元分析方面,不用对时间、空间分别离散而是组成混和的时空混和有限元网格.数值结果表明,时空混和有限元是有前途的.     

Real-time finite element structural analysis in augmented reality

Conventional finite element analysis (FEA) is usually carried out in offsite and virtual environments, i.e., computer-generated graphics, which does not promote a user’s perception and interaction, and limits its applications. With the purpose of enhancing structural analysis with augmented reality (AR) technologies, the paper presents a system which integrates sensor measurement and real-time FEA simulation into an AR-based environment. By incorporating scientific visualization technologies, this system superimposes FEA results directly on real-world objects, and provides intuitive interfaces for enhanced data exploration. A wireless sensor network has been integrated into the system to acquire spatially distributed loads, and a method to register the sensors onsite has been developed. Real-time FEA methods are employed to generate fast solutions in response to load variations. As a case study, this system is applied to monitor the stresses of a step ladder under actual loading conditions. The relationships among accuracy, mesh resolution and frame rate are investigated.     

基于能量统一格式的多尺度有限元法

为分析简单晶体多尺度有限元计算的能量构成,利用能量最小原理得到在统一理论框架下多尺度有限元计算的统一格式,表明有限元计算可以在微观原子尺度下和在宏观连续介质尺度下进行多尺度有限元计算.基于简单晶体变形的特点说明过渡单元设计应遵守的原则,并指出理想过渡单元应该是类似于晶体结构的单元,对于较复杂的晶体,则应该利用空间群方法充分研究具有230种空间群的过渡单元的性质.引用EIDEL等的纳米压痕计算结果作为算例,表明在计算中无虚拟插值点,多级晶胞单元具有与原单胞相同的点群操作且位移场插值受晶体中原子间键长的约束.     

Adaptive domain decomposition algorithms and finite volume/finite element approximation for advection-diffusion equations

Poor performances can be obtained from classical domain decomposition algorithms to solve advection-diffusion equations in the case of convection dominated flows. Therefore, adaptive domain decomposition have been developed for such flows. We investigate the properties of some algorithms of this kind in the framework of a finite volume/finite element discretization.This research was carried out while the author was visiting the Group of Applied Mathematics and Simulation of CRS4, and was supported by an HCM fellowship.     

层合板固有频率分析的B样条小波元法

结合弹性材料修正后的H—R变分原理和区间B样条小波函数,建立Hamilton正则方程的区间B样条小波元列式．首先简要地介绍了弹性材料修正后的H—R变分原理,然后将区间B样条小波的尺度函数作为基函数,详细地推导了Hamilton正则方程的区间B样条小波元列式．数值算例验证了B样条小波元列式的正确性．