PANDA的功能可扩展性设计与应用

针对有限元分析软件功能的可扩展性需求,介绍面向对象有限元并行计算框架PAN DA的单元设计和单元类的扩充方法.在PANDA中,单元分析被抽象成单元算法和材料本构模式,并提供单元类型、材料模型的接口服务,用户可以根据不同的应用需求构成并实例化不同的C++抽象基类来解决实际问题.单元类的扩展步骤为:在ElementList...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的应用模板

为解决面向对象有限元软件框架PANDA的应用问题,降低使用PANDA框架进行并行应用程序开发的难度,提高软件开发的重用性,从PANDA的框架设计、PANDA的应用模板和应用测试等3方面介绍针对不同物理问题的程序建立机制,即PANDA框架的使用方法--应用模板方法.PANDA框架的开发目前处于初始阶段,为提高其易用性仍需...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA

为提高我国工程数值模拟软件的开发能力,面向武器工程大规模并行计算需求,基于层次化、模块化及面向对象的现代软件设计技术,分析探讨有限元并行计算框架的设计方法,形成初步的基础开发框架PANDA 0.1版;详细描述PANDA框架的层次结构设计,并探讨该基础开发框架设计中的底层网格数据结构设计、有限元共性管理模块及并行策略等部分关键技术;简要介绍PANDA框架的扩展应用方法.研究表明：采用框架技术进行结构力学有限元程序开发,具有高效、快速和便捷等优点.     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的并行机制

为实现面向对象有限元并行计算框架PANDA对高性能计算的支持,分别从并行计算流程、区域分解、分区信息和通信封装等部分设计PANDA框架在并行计算方面的数据结构.在计算流程中建立区域分解和并行求解器的配合协作方式,进而描述进行区域分割的3种网格剖分方法;对分区边界单元和节点信息的组织以及对并行通信操作的封装使复杂的并行通...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA求解器的服务构件化设计与集成

针对很多结构有限元程序需要使用数值方法进行系统方程组求解的共性特点,提出对数值求解部分进行构件化设计,形成求解器服务,用于面向对象有限元并行计算框架PANDA为不同应用类型的有限元程序开发提供数值算法.将美国Livermore国家实验室开发的数值求解器库HYPRE作为数值求解构件集成到PANDA框架中,利用其提供的数值...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务

针对结构分析软件面向多物理场的应用,分析讨论面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务设计,即多物理场分析类型的扩充能力、不同物理场间的数据传递和多物理场耦合分析的求解策略.在PANDA提供的多物理场耦合服务的基础上,开展热-力耦合分析功能的程序开发,实现热弹性分析功能.热弹性分析算例计算结果与ANSYS的...     

基于PANDA框架的并行有限元模态分析程序开发和应用

为提高大型结构振动分析的规模、精度和效率,基于面向对象有限元并行计算框架PANDA和高性能矩阵特征问题并行求解算法,开发出适用于大规模结构振动问题计算的并行有限元模态分析程序;在超级计算机银河YH和曙光5000A上,通过不同算例验证该程序的正确性和可靠性.以某靶室结构为研究对象演示该程序的应用,指出实际应用时需注意加速...     

空间薄壁梁单元面向对象程序的实现

针对传统有限元分析软件主要面向过程设计,其可维护性和可扩展性等较差的问题,基于面向对象程序设计方法,建立具有内部节点的空间薄壁截面梁单元模型,给出线弹性空间薄壁梁单元的UML类图,介绍矩阵类、截面类、材料类、节点类、单元类和结构类等6种类成员的主要属性和方法.用C#编制相应的有限元程序,通过T形框架算例比较和验证其位移和弯曲转角计算值、理论解和ANSYS的BEAM 189梁单元的数值解,结果表明该程序精度良好,可用于空间薄壁结构的有限元分析.     

齿轮齿根应力和轮齿变形的三维整轮仿真

使用高性能并行计算机和ANSYS有限元软件,通过精确产生齿根过渡曲线和齿轮三维实体模型,建立可靠的高精度的有限元网格模型和计算模型.使用三维20节点等参单元计算,仿真一个真实齿轮整体模型的三维齿根应力和轮齿变形.二维模型和三维等效模型的仿真计算误差和可靠性对比表明,该方法可为计算齿根应力和轮齿变形提供参考.     

基于.NET平台的插件式船舶工程计算系统应用框架开发

为解决当前国内船舶专业软件落后、船舶专业软件工程师稀缺、纯软件工程师又往往不能胜任船舶专业软件开发任务的难题,以船舶设计和审图专业计算需求为背景,基于.NET平台研发了船舶计算系统应用框架,将主程序类、插件基类、船舶规范校核通用框架类等进行了集成,能降低船舶计算功能插件开发的难度,提高开发效率,使得船舶专业人员经简单的软件培训后即可胜任开发任务.     

基于APDL的ANSYS嵌入式配筋实现

以ANSYS为平台,应用APDL实现钢筋混凝土有限元模型中钢筋单元嵌入混凝土单元的功能.应用该方法可以在ANSYS中方便地建立复杂的钢筋混凝土分离式模型.利用Newton-Raphson方法求解等参数单元的坐标插值函数中被约束节点在自然坐标系下的坐标值,得到自然坐标系下节点对应形函数值,并将对应的形函数值作为约束方程中混凝土单元节点位移的分项因数,从而实现嵌入节点与被嵌入单元位移协调.计算结果与Marc的算例结果吻合良好,说明该方法合理.     

平面应力问题新型广义有限元法

结合广义有限元和理性有限元的优势,针对平面应力问题提出一种新型广义四边形单元.该单元考虑泊松效应,以节点位移自由度约束弹性力学平面应力方程的半解析解,构造单元位移模式的附加项,较准确地反映真实位移场,提高单元的计算精度.推导新型广义单元及其等参单元的形函数公式,设计分片试验和数值算例验证单元的精度.数值算例结果表明：在规则网格和非规则网格下新单元的计算精度均优于传统有限元和广义有限元.新单元具有精度高且易于程序实现的特点,可推广应用到实际工程的结构分析中.     

Basis for isoparametric stress elements

The family of the so-called ‘isoparametric strain (displacement) elements’ is restricted to membranes and solids. The reason for this restriction has led to the development of a new family based on stress assumptions; these elements will be referred to as ‘isoparametric stress elements’. This family contains plates and solids but no membranes. The omission of a particular element in each family is consistent with the plate-membrane analogies. The basic flexibility matrix of an isoparametric stress element is singular since the zero stress state is directly included. The rank technique is adopted to automatically extract the zero stress modes such that the element can be completely interchangeable between any finite element system. The theory for stress assumed isoparametric “quadrilateral” plate bending elements with curved boundaries is given. A brief presentation of the theory for isoparametric stress solid elements is also included.     

A symmetric finite element formulation for the inverse problem of aquifer transmissivity

This paper presents a symmetric isoparametric finite element formulation for the inverse problem of aquifer transmissivity calculation with known piezometric head. An important aspect of the present formulation is that the groundwater flow equation describing the aquifer behavior is transformed into a second-order differential equation by introducing an artificial variable φ. The two-dimensional, line and transition elements derived based on the weak formulation of this transformed equation possess symmetric matrices. In the formulation of the line elements φ and its derivative in η direction are retained as primary variables. This permits modelling of sudden changes in aquifer width. The transition elements provide a natural connecting link between the two-dimensional elements and the line elements. The line elements provide an efficient means of modelling aquifers with unidirectional flow. Numerical examples are given. A comparison of the results obtained here with the Galerkin finite element solution (nonsymmetric formulation) clearly demonstrates the superiority of the formulation presented here.