无网格RKPM在滑动轴承润滑分析中的应用研究

利用无网格重构核粒子法(RKPM)建立了动载荷径向滑动轴承润滑分析的计算模型,采用罚函数法施加Dirichlet本质边界条件,详细推导了基于无网格RKPM的动态Reynolds方程的离散形式,并联立轴心轨迹运动方程,计算了油膜压力和非线性轴心轨迹。通过算例编程讨论了RKPM节点数及节点分布方式对油膜压力精度的影响,同时给出了罚因子的最佳取值范围为1.0×102~1.0×104,并进行了误差估计。结果表明:基于无网格RKPM的润滑计算模型无论节点规则分布还是随机分布,都能取得较高的精度,且计算精度随节点数增加而增大。     

金属塑性成形过程再生核质点无网格方法数值模拟

应用微可压缩材料的流动法则,采用再生核函数无网格方法,自行开发了求解方棒压缩、圆棒压缩、反向挤压和轧制等金属塑性成形过程应用程序。应用再生核质点无网格方法计算得到纯铝和铝合金材料金属塑性成形过程的速度场和应力场解析结果,并与自行开发的I-Form有限元程序得到的计算结果以及试验数据进行了分析比较,结果符合良好。再生核质点无网格方法具有求解金属大变形特点,解决了有限元法中的网格重划问题,为复杂金属变形分析提供了良好的研究手段。     

三维体积成形过程的并行无网格法仿真分析

将显示无网格法引入三维体积成形仿真过程,设计了基于再生核质点法(Reproducing kernel particle method, RKPM)无网格法理论的并行算法。在前处理过程中,采用了多层次二分法对几何模型进行分区;在仿真计算过程中,设计基于消息传递机制的粗粒度并行程序,针对接触搜寻算法的特点,提出了接触问题并行化的新策略。并编制了相应的程序,成功地对三维体积成形问题进行了求解,准确地处理了网格严重畸变的问题,并验证了该算法的准确性和有效性。     

光滑粒子流体动力学方法研究

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法在模拟大变形问题时具有明显的优势,但是由于粒子的不连续性,致使其计算精度较低.文中对光滑粒子流体动力学方法中函数及其一阶导数的核估计进行详细研究.讨论传统的SPH方法和改进的CSPH (corrective smoothed particle hydrodynamics)方法的离散思想,在Taylor展开的基础上引入修正的MSPH(modified smoothed particle hydrodynamics)方法,并推导一维和二维情况下函数的核估计和函数的一阶导数核估计的离散形式.最后通过数值算例,对三种不同的SPH方法的计算精度进行详细比较,结果表明,CSPH和MSPH方法可以极大提高边界粒子的计算精度,在二维情况下,MSPH方法的计算精度要优于CSPH方法.     

SODF-SPH方法及其在热传导问题中的应用

在光滑粒子流体动力学(SPH)原理的基础上,通过泰勒级数展开提出了计算函数二阶偏导数的SODF-SPH方法。选用相等的粒子间距和相同的光滑长度对一维热传导问题进行了计算和模拟,与传统SPH方法进行了对比分析,结果表明新方法的精度高、收敛速度快且稳定性好;对二维和三维各种热传导问题进行了计算和模拟,与解析解进行了对比,结果表明新方法得到的计算结果与解析解吻合良好。新方法的计算过程能避免计算核函数导数,致使对核函数的要求降低,可选用更多的核函数且计算量较小,可在工程和数值计算中广泛应用。     

板材成形无网格再生核质子法模拟中的接触处理

无网格法不依赖节点,且其形函数具有高阶连续性和非插值性。对板材成形数值模拟,无网格法比有限元法更具优势。接触处理是板材成形无网格数值模拟中的关键问题。构造稀疏"矩阵"加快接触搜索,重构再生核质子法(Reproducing kernel particle method,RKPM)形函数,并使之具有插值性,在此基础上建立材料形函数,精确施加板材成形中的本征边界条件,采用接触力计算模型导出节点接触力无网格表达式,可准确处理板材成形无网格法模拟中的接触问题。数值算例表明接触处理法是可靠的。     

一种用于光电目标跟踪的变窗宽核粒子滤波

核函数粒子滤波(Kernel Particle Filter, KPF) 是小噪声动态系统目标跟踪的一种有效方法,其所采用的核密度估计中一个重要的问题是核窗宽的选择。本文提出了一种基于协方差的变窗宽核粒子滤波算法,该方法首先通过粒子集的协方差矩阵估计粒子的粗略核窗宽和其粗略的后验概率密度,然后调节全局核窗宽获得适用于每一个粒子自身的精确核窗宽,提高核密度的估计精度,通过迭代达到对后验概率模型的寻找,使得粒子能够在核密度估计后向后验概率密度的分布移动,提高跟踪精度。通过这种方法生成的新粒子是对后验概率密度的一个更加近似的表达。实验结果表明,在小噪声动态系统中,本文提出的变窗宽核函数粒子滤波在光电目标跟踪的性能和效率上都优于传统的粒子滤波(Particle Filter,PF)、UPF(Unscented Particle Filter)以及KPF。     

应用于光电目标跟踪的变窗宽核粒子滤波

核函数粒子滤波(KPF)是小噪声动态系统目标跟踪的一种有效方法,核窗宽选择是该方法中核密度估计的核心问题。本文提出了一种基于协方差的变窗宽核粒子滤波算法。该方法首先通过粒子集的协方差矩阵估计粒子的粗略核窗宽和其粗略的后验概率密度,然后调节全局核窗宽获得适用于每一个粒子的精确核窗宽,提高核密度的估计精度;然后,通过迭代寻找后验概率模型,使得粒子集能够在核密度估计后向后验概率密度的真实分布移动,从而提高跟踪精度。通过这种方法生成的新粒子是对后验概率密度的一个更加近似的表达。实验结果表明,在小噪声动态系统中,本文提出的变窗宽核函数粒子滤波在光电目标跟踪的性能和效率(PF的20%粒子数目)上都优于传统的粒子滤波(PF)、UPF(Unscented Particle Filter)以及KPF方法。     

温度场分析的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和Laplace方程的边界积分方程方法结合,提出温度场分析的重构核粒子边界无单元法.推导Laplace方程边值问题的重构核粒子边界无单元法公式,建立相应的重构核粒子边界无单元法离散化方程.重构核粒子法构造的形函数具有不低于核函数的高阶光滑性,能精确重构插值点多项式的真值.数值算例表明,温度场分析的重构核粒子边界无单元法既有无网格方法的优势,又具有较高精度.     

控轧控冷工艺条件下X70针状铁素体管线钢铌、钛的析出行为

通过透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中微合金元素铌、钛在控轧和控冷过程中的析出行为。结果表明：析出粒子主要以两种形式存在,一种是在高温下尺寸较大的铌、钛复合粒子的析出,方形的TiN粒子先析出,随后含铌的粒子将包覆在TiN外面并以其为核析出,而不是独立形核;另一种是在低温条件下,由于变形使大量细小的近似球形的NbC在晶内的位错和亚晶上析出。同时还讨论了控轧控冷技术对第二相粒子析出的促进作用。     

基于重构核粒子法的带孔薄板模态分析研究

无网格法是一种新颖的工程数值计算方法,与有限元法相比,具有很多独特的优势。重构核粒子法具有变时-频特性和多分辨率特性等优点,在结构动力学中有广泛的应用。本文针对带孔薄板这一不连续问题,根据无网格法和板壳振动的基本理论,采用了可视性准则处理场函数的不连续性,编写了基于重构核粒子法的模态分析程序,得到了不同边界条件下带孔薄板的前五阶固有频率和模态,并和有限元分析结果进行了比较。算例表明该方法收敛性好、精度高,为带孔薄板的模态分析提供了一种新的求解方法。     

金属体积成形过程的自适应无网格方法

采用动态显式自适应无网格RKPM方法的计算格式，在有效误差估计模型的基础上进行节点加密，采用区域分解思想确定新的计算模型中节点的影响域半径，对金属体积成形过程进行了全过程的计算机模拟。Taylor Bar冲击的自适应无网格计算结果与实验结果吻合良好，有效地验证了该方法的正确性和可行性。挤压算例的计算结果也表明该算法能提高计算精度和改善板内应变能误差。     

基于RKPM的灵敏度分析及核函数的影响研究

基于重构核粒子法的结构优化设计的关键是灵敏度分析。笔者采用罚函数法施加位移边界条件,在结构分析的基础上,利用直接微分法,建立了基于重构核粒子法的结构灵敏度方程,而且其表达形式与结构控制方程非常相似,计算过程容易实现。编写相应的MATLAB程序对两个具有解析解的经典算例进行了灵敏度分析,并详细讨论了节点数、不同核函数及其参数对灵敏度计算精度的影响。计算结果与解析解吻合较好,表明该灵敏度分析方法是正确有效的,同时给出了灵敏度分析过程中合理选择核函数的建议。     

板坯稳态立轧过程的RKPM无网格法数值模拟

将一种新的数值模拟方法--再生核质点无网格法用于三维稳定状态板坯立轧过程的数值模拟,在入口处插入一层超薄单元处理速度不连续奇异点;由于无网格方法的形函数不是插值函数,利用罚函数法满足本质边界条件。由于立轧时接触区附近局部塑性变形严重,所以对内部的高斯积分点采用双线性一致性条件,而接触表面的高斯点采用线性一致性条件;对摩擦条件进行特殊的处理以避免由于摩擦切应力在中性点发生突变而引起的数值问题。计算了板坯立轧后的狗骨形,计算结果与文献中的试验数据吻合,并对主要场变量进行了分析。     

圆环变形及屈曲的重心插值配点法分析

采用数值稳定性好、计算精度高的重心Lagrange插值近似未知函数,提出数值分析圆环变形和临界载荷的重心插值配点法.给出基于重心Lagrange插值微分矩阵的显式表达式,建立分析圆环在对径外力作用下变形的配点法公式和边界条件施加方法.详细推导均布压力作用下圆环屈曲载荷的计算公式.给出圆环变形和屈曲载荷的数值计算算例.数值算例表明,重心插值配点法不但具有较高的计算精度,而且具有很好的数值稳定性.     

径向可倾瓦轴承的热弹流润滑分析

用Newton-Raphson法一次性求出了所有瓦块的压力分布和轴心的位置,用步进扫描法对轴承进行了三维温度场分析,用20节点有限元法构造了瓦块的压力变形矩阵和热变形矩阵。     

Free vibration of cantilevered symmetrically laminated thick trapezoidal plates

To account for the effect of transverse shear deformation, the p-Ritz method incorporating Reddy’s third-order shear deformation theory has been developed for the vibration analysis of cantilevered, thick, laminated, trapezoidal plates. In the p-Ritz method, a set of uniquely defined polynomial functions, consisting of the product of a two-dimensional function and a basic function, are used as the admissible trial displacement and rotation functions in the Ritz minimization procedure. The energy integral is formulated based on Reddy’s third-order shear deformation theory. From the p-Ritz method, the governing eigenvalue equation is derived which is used to compute the vibration frequency parameters and mode shapes of the laminated plate. Convergence and comparison studies have been presented to demonstrate and verify the accuracy of the results.     

求解任意梁的普遍化方法

介绍了一种求解任意弹性梁的新方法。该方法利用奇异函数与拉普拉斯变换相结合的方法导出弹性梁弯曲变形的普遍表达式,并利用边界条件和约束处的变形协调条件确定约束反力和变形常数(左端面的挠度和转角),对由固定和活动铰链支座、径向和角度弹性支承以及固定端等支承形式任意组合而成的,具有任意支承沉降的,承受任意载荷(集中力、集中力偶和均布力)的,具有任意阶梯形状的静定或超静定弹性梁具有普遍的适用性。该方法可以方便、准确地确定任意梁在支座处的约束反力以及任一截面的挠度和转角等参数,可用于复杂梁的计算机分析、优化设计和计算机辅助设计。