有限元求解器Calculix预处理并行优化方法

针对船舶疲劳强度分析中大规模数值计算分析的效率问题,在广州超算中心先导系统环境下对开源有限元求解器Calculix中求解线性方程组迭代法的预处理方法进行并行优化,提出基于列主元的多行双门槛的不完全LU分解预处理方法,证明该方法下的不完全LU分解可以进行下去,并在广州超算中心先导系统环境下开发原型系统,运用实际测试算例验证了该方法在相同的条件下,有效缩短了船舶疲劳强度分析中数值分析部分的计算时间.     

区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法“分而治之”的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C++语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法"分而治之"的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C 语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247 871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

CFD计算中某些并行方法的讨论

文章主要讨论CFD计算中总结出的某些通用的并行方法。在区域分解方法方面介绍了单区域分解策略并提出适合多区域分解的静态负载平衡算法；在线性递归方程组求解方法上。分析了现有方法采用不完全LU分解可能带来的解的扰动问题，并引入迭代方法提高解的稳定性；为实现严格隐式求解，提出一种高效的基于流水关系有向图的流水线实现方法用于一类复杂区域递归方程组的并行求解问题。实验结果表明上述讨论的并行方法是有效的。     

手机近场辐射对人脑影响的有限元分析

根据人脑的核磁共振影像（MRI）以及人脑组织数据,采用多物理量有限元模拟的方法进行建模,计算了人脑在手机近场辐射情况下的比吸收率（SAR）和局部温升的特性,并就辐射对人脑的影响问题进行了探讨。模拟结果符合相关国际标准规定,模拟数据合理。     

人体对手机辐射吸收剂量的仿真研究

基于时域有限差分法在两种电磁辐射源作用下,对人体组织的局部比吸收量分布进行了数值分析计算,并利用三维数值电磁仿真软件对人体局部的比吸收率分布进行了仿真分析计算。结果表明,人体组织对电磁辐射吸收剂量的分布极不均匀,它与辐射频率、辐射强度、暴露时间以及人体组织的导电率、介电常数等多种参数有关。仿真研究表明减少手机表面电流、避开人体谐振频率可以减少人体的比吸收率。     

一种基于深度信息的人头检测方法

针对目前人头检测方法对光线变化敏感和易受阴影干扰的问题,提出了一种基于深度图像的人头检测方法.首先通过运动目标检测,得到运动人员所在区域;然后对该区域使用改进的立体匹配算法,该匹配算法对传统的WTA匹配算法进行改进,只对强纹理点进行匹配,对弱纹理点只进行视差验证,并根据三角投影原理计算出深度图.由于深度图中人员与周围场景的深度分布不同,根据深度分布将人头区域提取出来,得到候选区域,最后将候选区域经过形态学运算并根据区域轮廓的特征来判断是否为人头.实验结果表明:该方法在不同光线环境条件下的检测正确率为94%以上,误检测率仅为5.77%,检测精度高,对光线和阴影的抗干扰性良好,能够很好地适应复杂环境.     

电大尺寸辐射问题的预修正多层快速多极子分析

为了提高多层快速多极子方法分析辐射问题的求解速度,提出了一种预修正的迭代求解方法．该方法在激励点附近的局部区域生成一个小的阻抗矩阵,以该阻抗矩阵求解出一个近似反映激励点附近区域特性的局部表面电流．待求电流与该局部电流之差与待求电流本身相比更加接近于初始零向量,因此将差值作为迭代过程中的未知向量进行求解,只需要较少的迭代步数即可收敛．对数值结果的分析表明,在保证计算精度不变的前提下,与传统多层快速多极子算法相比,该方法可以减少40%~50％的求解辐射问题时间．     

基于碳纳米管吸波材料减少手机辐射对人体影响的建模与仿真

采用FDTD数值模拟方法,建立了涂敷有碳纳米管／聚乙烯蜡吸波材料的手机辐射对人体影响的计算模型,分析了碳纳米管材料对降低手机辐射剂量功率比吸收率SAR值及手机通信性能的影响。结果表明,使用碳纳米管吸波材料可以明显降低手机天线对人体辐射功率比吸收率SAR值,手机天线辐射方向图总体变化很小。     

模态力法用于机床结构系统动态分析的研究

提出了一个适用于机床结构系统动态性能分析的高效而精确的计算方法．通过对机床中零件间多种复杂连接关系的研究,建立了分析模型装配技术,从而把零件有限元分析、结合面特征与模态综合紧密集成在一起,同时,为了提高模态综合精度和满足机床结构薄弱区域识别的需要,建立了若干新的计算公式该方法具有计算速度快、精度高,对硬件环境要求低等优点,为结构布局修改及优化设计提供了高效手段．     

无梁楼板的数值计算与经验系数法

无梁楼板的内力计算是十分复杂的,目前设计中常用的计算方法是经验系数法。本文通过采用边界元法对无梁楼板作了较为精确和详细的数值计算和分析,指出了经验系数法的不足,并对经验系数法中的分配系数提供了修改参考数据。     

抗震结构静力弹塑性分析的Pushover-QR法

目的将以B样条函数为基础的QR法与Pushover分析方法相结合，建立高层建筑结构静力弹塑性分析的Pushover-QR法．方法通过沿用传统Pushover分析的实施思路，用QR法代替Pushover分析方法中的有限元理论部分．结果表明Pushovet-QR法充分利用了QR法和Pushovet分析方法各自的优点，使得抗震结构静力弹塑性分析的计算得到较大的简化；Pushover-QR法在加载模式、目标位移的确定等方面都考虑了结构高阶振型的影响．结论工程算例表明，该法是一种经济、有效、可行的实用分析方法．     

位移不连续法及其在结构分析中的应用

本文用加权残数法对边界单元法的各种方法进行了统一的推导,在此基础上给出了能考虑体力的常数元和线性元的位移不连续法的全部公式。在常数节理单元的基础上,提出了线性位移不连续节理单元。为了更有效地解决实际问题,本文对系数矩阵作了对称化处理,同时在程序中,考虑了边界及内部单元的自动剖分。在本文的最后,给出了一些结构应力分析的算例。     

三维电大问题的辅助激励源区域分解算法

针对三维电大问题,提出了一种基于辅助激励源的区域分解算法．将原求解区域划分成互不重叠的子区域以降低计算复杂度．通过引入Robin类型的辅助激励源,使相邻子区域之间的信息交换仅限于其分界面上,消除了“内谐振”现象．根据矢量有限元方法独立地处理每个子区域,建立了原问题的粗问题．对于具有几何重复性特征的有限周期结构,引入了基本子区域,有效地提高了计算效率．     

基于钢筋锈蚀膨胀的混凝土应力分析方法

分析了自然气候中混凝土内钢筋锈蚀的机理,对混凝土内钢筋表面的锈蚀特征有了明确的认识,确定钢筋锈蚀主要在靠近混凝土保护层一侧产生;进而应用ANSYS有限元分析软件,对钢筋不均匀锈蚀膨胀引起的混凝土应力进行非线性有限元分析,总结了混凝土主拉应力的分布规律,并以此推断和解释混凝土的开裂趋势。     

Rayleigh面波法原理的数值模拟

本文利用有限单元法建立了平面内地基的动力刚度矩阵，可用于计算匀质和非匀质土的动力响应．利用动刚度法，本文计算分析了复杂地基中地质表面点的竖向位移Ｗ１（ｋ）与波数ｋ，以及表面位移相位角与水平距离Ｘ的变化关系，并进一步用此讨论Ｒａｙｌｅｉｇｈ面波法所测相速度及弥散曲线的可靠性和精确性．     

一次逼近随机有限元对堤坝模糊失效概率的分析

为了科学合理地分析防护堤坝工程中具有模糊性和随机性相互交叉的复杂双重不确定性工程安全问题，在协调元基础上，用一次逼近理论，对随机有限元模型引入了安全储备的模糊数学模型, 实现了对堤坝与基础系统工作状态的模糊随机有限元软化处理.安全储备模糊模型分别考虑为降半正态分布、降半梯形分布和降半Г分布，通过对具有这3种模糊特性的随机变量概率积分数值分析方法的研究，以及对有诸多复杂不确定因素的荆南长江干堤局部破坏失效机理进行的模糊因素下随机有限元的可靠性分析，发现堤身中部是局部破坏的失效集中区域,堤身外壳有局部剪切破坏，这和实际工程情况吻合.该方法为解决复杂的多重不确定性工程安全的分析提供了参考.     

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明：与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。