基于改进型无网格Galerkin法研究沥青路面表面裂纹

应用线弹性断裂力学理论结合改进型无网格方法研究沥青路面表面裂纹。改进型无网格法是基于一种改进的移动最小二乘（animproved moving least-squares,IMLS）近似。IMLS近似比现有的移动最小二乘（moving leas--squares,MLS）近似有更高的计算效率和精度,且不会导致系统方程产生病态。算例表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展路径,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为。     

应用无网格伽辽金法模拟疲劳裂纹扩展问题

无网格伽辽金法(EFGM)是近年来兴起的无网格法的一种，与传统的有限元等数值计算方法相比，它只需要节点信息和计算域的几何边界．由于不需要网格重构，裂纹扩展只需要通过自由裂纹面的延伸来模拟，这大大简化了裂纹模拟的过程．本文综述了EFGM在疲劳裂纹扩展中的应用，对扩展基的使用、权函数的选择及裂纹扩展的模拟方法和动态应力强度因子的计算进行了论述。     

应用无网格伽辽金法模拟疲劳裂纹扩展问题

无网格伽辽金法(EFGM)是近年来兴起的无网格法的一种,与传统的有限元等数值计算方法相比,它只需要节点信息和计算域的几何边界.由于不需要网格重构,裂纹扩展只需要通过自由裂纹面的延伸来模拟,这大大简化了裂纹模拟的过程.本文综述了EFGM在疲劳裂纹扩展中的应用,对扩展基的使用、权函数的选择及裂纹扩展的模拟方法和动态应力强度因子的计算进行了论述     

概率断裂分析中随机有限元法的应用

本文应用随机有限元法分析裂纹尺寸和材料弹性常数的随机性对应力强度因子以及疲劳裂纹扩展的影响。文中利用一类杂交的奇异单元来考察裂纺长度和材料参数不确定时应力强度因子的均值和方差，并进一步分析了疲劳裂纹随机扩展的均值和变差系数曲线，最后通过数例检验了方法的有效性。     

Gauss-无网格Galerkin法解偏微分方程

在无网格Galerkin方法中,权函数的选取很重要,借助Gauss函数,使用截断Gauss函数作为权函数,并结合最小二乘逼近法,去解一维带控制的偏微分方程．数值算例表明该方法是可行的,且计算精确度有了明显的提高．     

扩展有限元法求解应力强度因子

在常规有限元单元形函数中加入模拟裂纹不连续位移场的跳跃函数,在裂纹尖端构造反映位移场奇异性的裂尖增强函数,采用相互作用积分法求得裂尖应力强度因子．算例结果表明,扩展有限元方法在分析断裂力学问题时具有计算精度高,对有限元网格依赖性小,操作简便等优点．     

基于随机有限元法的平面多裂纹结构可靠性研究

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文章首先用一般六节点单元和六节点奇异等参单元建立了平面裂纹的有限元模型,用Taylor展开随机有限元方法分析了平面裂纹应力强度因子分散性。在考虑多裂纹结构的断裂韧性和应力强度因子服从对数正态分布的基础上,结合可靠性分析中的应力强度干涉模型和二阶窄边界理论,建立了多裂纹结构的裂纹失稳扩展可靠性模型。当结构处于平面应变状态时,极限应力强度因子可以直接采用材料断裂韧性,当结构的厚度不能满足平面应变状态要求时,必须将材料平面应变断裂韧性转换为能适用的极限应力强度因子;对于各裂纹的应力强度因子及其分散性,可以通过随机有限元方法计算得到。     

摄动随机局部正交无网格伽辽金法

通过研究局部正交无网格伽辽金法和二阶摄动技术,构造了摄动随机局部正交无网格伽辽金法。该方法只需节点信息,不需将节点连成单元,随机场离散点与离散节点无需重合,不受单元制约。因此,结构离散随机变量个数的增加不会增加求解方程的个数,并保留使用正交基函数本解时的优点,避免了矩阵求逆,且导数具有通式,简洁明了,易于编程实现。采用罚函数法施加本质边界条件,不会增加未知量个数,收敛速度快。对含随机参数结构静力学问题进行了分析,算例证明了该方法的正确性与高效性,为解决结构随机响应问题提供了一种新方法。     

应用无单元伽辽金法计算大坝稳定温度场

基于无单元伽辽金法基本理论,推导了稳态热传导问题的基本积分方程,并介绍了其离散形式中,包含刚度矩阵在内的各个系数矩阵和荷载向量的主要形成过程.采用VC++语言编制了二维无单元法计算稳态热传导问题的计算程序并通过典型算例验证了程序的正确性.应用该法分别计算了典型重力坝和拱坝的稳定温度场,并与有限元法计算结果对比,结果表明无单元法具有较好的精度.该法的计算理论和编程思路对采用无单元法研究温度场具有重要指导作用.     

分域边界元法双映射奇异元计算应力强度因子

边界单元法是一种很有效的数值计算方法,目前在很多工程领域的数值分析中都有了广泛的应用,并取得了很好的效果.用它来求解裂纹尖端的应力强度因子就是这种方法在断裂力学中非常成功而有效的应用.文中简单介绍线性单元的分域边界单元法的相关公式,并引入双映射奇异单元,分析了带单边斜裂纹的单向拉伸板的应力强度因子.计算的结果与其他解比较表明:这种方法效果很好,有较高的计算精度.     

基于光滑有限元法的体积锁定研究

针对数值模拟中求解几乎不可压缩材料时产生的体积锁定问题,提出了2种基于光滑有限元法的解决方案。方案1基于光滑子单元域有限元法,通过将材料特性矩阵划分为剪切部分和挤压部分,利用选择积分分别形成相应的刚度矩阵,对产生体积锁定的挤压部分运用一个光滑子单元进行计算,而对剪切部分运用多个光滑子单元进行计算;方案2综合应用光滑节点域有限元法和光滑边域有限元法,用免于体积锁定的光滑节点域有限元法计算挤压部分,用结果精确的光滑边域有限元法计算剪切部分。算例研究结果证明了2种方案的正确性和有效性,且方案2的计算精度高于光滑节点域有限元法。     

裂纹尖端场一种新的奇异元研究

提出构造奇异单元的一种新方法,引入8节点四边形单元,通过退化为6节点三角形单元,从而构造出表达裂纹尖端的奇异性的奇异元;给出了应用ANSYS计算应力强度因子的具体实施步骤,计算结果与理论值进行对比,表明该方法的可行性与可靠性.     

无网格法中边界畸变的控制与计算效率的提高

分析比较了常用的2种无网格法的形函数，即采用光滑粒子流体动力学（SPH）法与移动最小二乘（MLS）法构造的形函数，指出SPH形函数在特定情况下易在边界处产生畸变的原因，并提出了在边界外围设置虚节点以改善边界畸变的方法.分别通过配点法和无网格Galerkin（EFG）法计算了一维和二维算例，讨论了不同的边界条件处理方式对计算精度的影响，结果表明Lagrange乘子法处理边界条件的精度比点插值法高.在EFG法的一维悬臂梁算例分析中，讨论了节点支撑域半径和高斯积分阶次对计算量和计算精度的影响.分析表明，当使用单点高斯积分时，节点支撑域的变化易导致计算结果不稳定，提高高斯积分阶次能够降低计算结果对节点支撑域大小变化的敏感性并提高计算精度，但同时增加了计算量.     

边界奇异权方法在无网格伽辽金方法中的应用

根据变分原理 ,采用边界奇异权方法满足本质边界条件 ,推导出二维弹性问题的无网格伽辽金方法的离散方程 ;通过在求解应力应变的过程中使用非奇异权函数 ,解决了奇异点上应力应变的计算问题 .数值计算结果表明该方法不仅形式简单、易于实施 ,而且具有稳定性好和精度高的特点