有限元网格修正的自适应分析及其应用

本文在对有限元变量连续条件分析的基础上，将应力误差范数用于计算结果的误差估计，使非结构化网格生成系统与有限元计算有机地结合起来，并将网格单元修正的自适应分析应用于二维应力集中问题的研究，从而实现了有限元最佳化离散，提高了有限元数值求解的可靠性和近似程度。     

不同加载方法对大开口分段有限元计算的误差分析

利用MCS－NASTRAN有限元程序模拟计算甲板大开口的应力。建立简单的总体和分段力学模型，采用不同的加载方法进行应力计算，将局部应力计算结果与整体应力计算结果比较，得出各种加载方法有限元计算的误差，从而给出误差小、建模简单的局部分段模型加载的最佳方法。     

三维有限元分析误差估计与网格自适应细化

本文给出了一种简单的三维有限元网格自动生成方法。在采用三维超收敛恢复方法进行三维有限元应力恢复的基础上，提出了有限元计算结果误差估计公式，建立了误差大小与网格尺寸的关系，并用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制了的三维网格自动生成及其图形显示和误差估计程序。数值实例表明误差估计公式能对计算精度进行可靠的误差估计，实现了网格自适应细化。     

固端法:二维有限元先验定量误差估计与控制

该文基于有限元超收敛计算的单元能量投影(Element Energy Projection,简称EEP)法,尝试将一维有限元中新近提出的先验定量误差估计的“固端法”拓展到二维有限元分析,以Poisson方程为例,用EEP公式预先估算出各单元的误差,可以不经有限元求解计算而直接给出满足精度要求的网格划分。该文给出的初步数值算例验证了该法的有效性。     

有限元分析的误差估计及HP加密

有限元法是各种工程问题得到近似解的一种有效的数值分析方法，在工程应用中，人们逐步地认识到有限元计算误差估计的重要性。本文在回顾、分析国内外学者们的工作基础上，提出了四种新的误差估计才误差指标。     

三坐标测量机动态误差分析的建模

本文借助于有限元计算方法，建立了估计三坐标测量机动态误差的模型，得到了由于分布质量惯性力所引起的主要动态误差，为测量机动态误差补偿提供了一种实用的方法。     

基于振动理论及有限元法的弹性环模态分析

本文以一种薄壁结构的弹性环为研究对象,采用振动理论将弹性环加载系统简化为单自由度振动系统,对其进行理论分析及计算,得到弹性环的固有频率。应用有限元分析软件对弹性环模型进行振动模态分析,得到各阶固有频率。结果表明,理论分析计算与有限元分析结果存在一定的误差,这是由于振动模型简化的原因,总体来看误差在可接受的范围内,理论计算和有限元分析结果均可作为弹性环结构优化设计以及驱动载荷的频率配置提供理论依据,也为同类弹性元件的设计研制提供参考。     

大坝有限元分析应力取值的研究

提出了基于误差控制下的自适应网格的有限元应力取值标准:即给定一全局误差限作为自适应有限元网格剖分的准则,以此网格计算所得应力即为有限元应力取值。应用适用于工程计算的Z2后验误差估计方法以及h-型自适应策略,对一个典型的重力坝剖面进行了线弹性自适应有限元计算。计算结果表明:给定一个全局误差限,网格剖分调整若干次后即可满足误差要求,不会出现因角缘应力集中出现剖分不收敛的情况;存在一个全局误差限,使得当继续降低误差限时,坝踵和坝趾的角缘应力趋于稳定值。     

复合材料“T”形长桁压缩性能研究

压缩性能是飞机中央翼用“T”长桁上壁板的重要指标。为验证有限元分析方法模拟“T”形长桁压缩破坏过程的合理性,本文选取单根“T”形长桁作为试验件,并根据铺层和尺寸的不同将试验件分为4种。运用工程算法计算了长桁的局部屈曲载荷、压损载荷；用有限元算法计算了长桁的屈曲载荷、压损载荷；通过试验获得长桁的局部屈曲载荷、屈曲载荷和压损载荷。比较分析上述3种方式得到的结果,可以发现:工程计算结果与试验结果误差偏大,误差达到8%~50%,且全部偏于保守；有限元计算结果与试验结果较接近,误差在10%以内；利用有限元模拟试验件的压缩破坏过程得到的载荷-位移曲线与试验结果比较一致。研究结果表明,有限元计算分析方法可实际工程应用,为设计人员提供设计依据。     

丝网印版变形对印刷位置精度的建模及分析

目的 研究丝网印版变形对印刷位置精度的影响,建立关于丝网印版变形的理论计算模型和有限元模型。方法 根据实际调研,构建丝网印版三维模型,分析丝网印版可能的变形及其对印刷位置精度的影响,建立关于网距、图文位置、预张力等参数的理论计算模型;将丝网印版合理简化后,构建有限元模型并计算分析。结果 随网距的增大,x、y2个方向上的位置误差均增大,且增大趋势近似二次曲线;图文位置对x向位置误差的影响趋势近似三次曲线,但与y向位置误差之间存在线性正相关关系,在丝网印版中心位置处的误差接近于0;预张力与位置误差之间存在线性负相关关系。结论 丝网印版变形的理论计算模型与有限元模型的分析计算结果基本吻合,该模型能较好地预测各参数对位置精度的影响,为控制印刷位置精度的参数选择提供了指导。     

一种动力模型的局部修改方法

本文基于矩阵反问题理论，给出了一种动力学有限元模型的修正方法，这种方法的表达式简洁。考虑到模型误差主要产生于结构的某些特殊部位，因此有限元模型中的误差可以认为是局部性的。为了减少修正时对模型正确部分的影响和减少不必要的计算量，本文只对刚度或质量矩阵的局部加以修正。首先将所要修改的部分重新组成一个矩阵，利用特征方程，建立一个待修正的有限元模型，然后应用本文给出的方法进行修正。本文方法得到数值算例的证     

空分设备管道和罐体的建模与有限元分析

大型空分设备管道和罐体的理论设计计算尚不成熟、相关设计标准也不充分,缺乏计算标准。本文尝试使用有限元分析法来指导此类产品的设计。通过简化分析模型与全系统分析模型分别使用有限元分析法进行分析计算,得出了应力变化云图和曲线;和已有文献记载的结果相吻合,并更接近客观真实情况;同时分析了误差产生的原因;从而认为:对分析对象建立全系统分析模型,进行仿真分析,是减少设计误差的最佳方法。     

实心轮胎温升的有限元与试验分析

用ANSYS有限元分析软件建立了橡胶和聚氨酯弹性体两种材料实心轮胎的应力场有限元模型．通过计算节点生热率,再作为负载导入到温度场有限元模型中．进行两种材料实心轮胎的温升有限元计算,得到两种实心轮胎的温升规律．并进行了试验论证。分析误差产生的原因．试验结果很好地验证了有限元分析的温升规律．证实了建模选用模块合理有效．     

基于粒子滤波算法的风力发电塔地震动力响应预测

建立有限元分析模型过程中产生的误差和不确定性可导致试验和有限元分析结果之间显著的差异性,量化此类不确定性对结构动力响应预测尤为重要。基于粒子滤波算法对有限元计算结果的不确定性进行量化,提出了一个用于结构动力响应预测的概率贝叶斯估计计算框架,并通过风力发电塔振动台试验动力响应观测结果对计算方法的合理性与有效性进行验证。结果表明：随地震波输入幅值的增大,有限元计算结果的误差显著增大,考虑试验观测值修正之后可以显著减小此类不确定性的影响;粒子滤波算法用于结构动力响应预测精度较好,预测值与试验实测值具有很好的一致性;将粒子滤波算法与振动台试验相结合能够对结构动力响应进行有效预测,具有一定的工程应用参考价值。     

瞬动态问题有限元网格单元修正的自适应分析

本文基于一种先进的非结构化网格生成系统和对于有限元离散误差的分析，将网格单元修正的自适应分析方法应用于二维瞬动态问题的研究，由于有限元近似求解的精度很大程度取决于所离散的网格质量，并且动态问题的数值解在不同时段变化较大以及由于波动求解中半离散化方法所引入的离散化的弥散现象，而网格单元修正的自适应分析方法能够在不同时段形成最佳网格来进行计算，使有限元分析的可靠性和近似程度得到提高；文中对地下圆形隧道     

非均质材料瞬态热传导的时域自适应等效分析

为实现非均质材料瞬态热传导的时域自适应等效分析,提出了一种分析线性非均质材料瞬态热传导的等效模型,用来预测等效性能并评估宏观温度场的等效行为;基于时域自适应算法,将瞬态热传导方程在时段上展开,结合渐进展开均匀化技术,得到递推格式的等效热传导方程,再利用有限元方法得到等效瞬态温度场求解模型.在实现等效分析的计算中,可通过自适应计算避免时段大小变化时可能出现的计算误差.通过数值算例,将等效分析的计算结果与基于ANSYS的有限元非均质解进行了比较,结果是令人满意的.     

木托盘有限元分析精度的影响因素

目的研究有限元软件模拟木托盘抗弯性能时各因素对其分析精度的影响。方法对木托盘的抗弯性能进行理论分析和有限元模拟。通过计算铺板力学模型得到理论变形值;将Creo软件建立的托盘模型导入Ansys Workbench进行分析,得到有限元模拟值。采用控制变量法,改变单元类型和网格划分方式,并将结果与理论计算值进行对比分析。结果采用软件默认的单元类型和经网格划分方式等得到的整体位移结果与理论值的误差为2.97%。通过对各影响因素的调整,顶铺板的位移结果与理论值的误差为0.02%。结论单元数量相同的情况下,高阶单元的分析精度优于低阶单元,六面体单元优于四面体单元。保持其他设置条件不变,细化网格可提高分析精度。     

基于半解析有限元的水泥路面荷载响应分析

基于半解析有限元原理和MATLAB软件，开发了水泥路面荷载响应分析程序CP-SAFEM（cementpavement semi-analytical finite element method）。将CP-SAFEM应用到具体工况中，与现行规范和ABAQUS进行了荷载应力的对比验证。结果表明:对于单层板路面，CP-SAFEM与规范公式计算结果误差不超过1%；对于双层板路面，CP-SAFEM与规范公式计算结果误差约为6%； CP-SAFEM与ABAQUS各项力学响应计算结果最大误差不超过5%；当横断面采用相同的网格划分时，CP-SAFEM的计算时间为ABAQUS的1/6；以弯拉应力作为力学指标确定了水泥路面的临界荷位。各项研究表明CP-SAFEM具有良好的计算精度和运算效率。     

基于柔性铰链的新型快速伺服刀架设计

针对目前用于非圆精密加工的快速伺服刀架只能提供单向驱动力的问题,设计了一种基于柔性铰链的新型快速伺服刀架。建立了刀具放大结构的力学模型,利用理论力学的知识推导出刀具的放大率、刚度和固有频率解析式,并对实验刀具进行有限元分析。为了验证理论计算和有限元分析结果的准确性,对刀具进行实验测试。测试结果显示,理论计算结果与实验结果的最大误差为14.87%,平均误差为12.635%,有限元分析结果与实验结果的最大误差为6.54%,平均误差为5.925%,表明理论计算和有限元分析的准确性。最后提出了一种快速伺服刀架参数的初选流程,为快速伺服刀架的研究提供一定的理论基础。     

Sobolev方程的最小二乘混合有限元方法

本文提出了一种新的最小二乘混合有限元方法求解Sobolev方程.采用了对υ和σ不同指标的有限元空间进行计算(LBB条件不需要),分析了此逼近格式的收敛性,并给出相应的误差估计.误差结果表明此种数值方法具有最优的收敛阶,并且关于时间具有二阶的收敛精度.