区间B样条小波有限元及其多分辨分析的应用研究

基于梁结构最小势能原理和区间B样条小波(BSWI)插值,建立细长梁结构的BSWI有限元求解通式,可进行梁结构各类问题的分析.讨论了一般细长梁、弹性地基梁的静力弯曲问题、振动模态问题和稳定性问题的分析方法,并说明了边界条件的处理方法.根据BSWI有限元法的多分辨分析原理,定义一误差判据,构建基于多分辨分析的自适应有限元方法.算例分析结果说明了BSWI有限元方法的有效性和精确性.     

基于B样条小波的离合器温度场有限元分析

针对传统有限元方法分析时存在的数值振荡问题,采用了基于B样条小波的有限元分析方法.以四阶B样条小波的张量积空间尺度函数作为插值函数,构造相应的小波单元,并根据离合器接合过程中摩擦副的轴对称热传导方程,结合Galerkin法建立了离合器温度场小波系数空间的有限元模型,实现了小波系数空间到物理空间的转换.通过对某装甲车换档离合器温度场数值计算分析,结果表明,在大梯度温度场问题分析上,B样条小波有限元法可有效地减少数值振荡、提高计算精度和效率,为改进离合器的摩擦副设计和接合过程控制提供了一种有效途径.     

含裂纹结构模态分析的小波有限元法

针对常规有限元在描述裂纹尖端附近应力场方面的不足,提出了基于四边形奇异等参元的小波有限元新方法,该方法将小波有限元和断裂力学理论相结合,建立了含裂纹结构的小波有限元模型,推导了小波单元和裂纹单元的单元刚度矩阵,求解了该结构的前四阶固有频率及振型.将计算结果与ANSYS分析结果比较可知:采用小波单元的求解结果优于900个plane183单元,与1600个plane183单元求解结果吻合,相对误差不超过2%.这表明该方法可用较少单元获得较高计算精度,适宜工程奇异性问题的求解,具有一定的工程应用价值.     

含裂纹板的应力强度因子分析

着重研究了含裂纹悬臂矩形板的应力强度因子的算法，利用《应力强度因子手册》中的曲线对现有的经验公式进行了修正，并与有限元结果对比。结果表明，修正后的公式对解决平板弯曲问题是可行的．     

有限元子模型法计算箱形结构表面裂纹应力强度因子

箱形结构中应力集中部位椭圆形表面裂纹区域的名义应力场分布不规则,无法使用现有的解析解和经验公式,有限元子模型法是求解此类问题的途径之一.文中分别计算了平板和箱形结构中包含椭圆形表面裂纹的三个应力强度因子,并将计算结果与N ewm an-R a ju公式以及疲劳试验结果进行了对比和分析.结果表明:有限元子模型法可以直接而且有效地计算此类结构中表面裂纹的应力强度因子.     

样条小波有限元的算法研究及其应用

小波有限元方法对解决工程中的大梯度问题有着很强的优势，因为B-样条函数可以为光滑函数提供最好的逼近，作者利用样条函数的上述优点构造了B样条小波单元，提出了一种样条小波自适应有限元算法。由于B-样条函数有明确的表达式，所以容易进行刚度矩阵的计算，从而提高计算效率。算例表明，本文构造的B样条小波单元对于具有奇异性的温度场分析有较高的计算精度。     

基于B样条小波的图像边缘检测

提出了一种检测图像边缘的方法。该方法在满足Canny提出的边缘检测3个准则的基础上，构造二维可分离滤波器组，利用B样条小波对图像函数进行小波变换，提取图像边缘，较好地解决了图像边缘的提取精度与图像噪声的抑制能力之间的矛盾，并采用了多孔算法防止图像质量丢失。实验证明了B样条小波检测图像边缘的有效性、正确性。     

斜裂纹应力强度因子的有限元计算及分析

介绍和讨论了斜裂纹应力强度因子的有限元分析方法，分别计算了单轴、双轴压缩下有限大板中存在的中心贯穿斜裂纹的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元法计算应力强度因子具有相当高的精度．同时，通过对不同倾角的裂纹尖端应力强度因子的计算，分析得到了裂纹倾角对应力强度因子的影响，为斜裂纹在复杂载荷作用下的断裂判据的计算提供了有效的方法。     

含穿透裂纹圆柱体的非对称弯曲问题

本文是文献[1]的继续。在本文中我们采用复变函数方法讨论了具有中心穿透直裂纹的圆柱体的非对称弯曲问题,给出了易于工程应用的二型与三型裂纹应力强度因子的解析解。     

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。     

复杂机械结构模糊有限元优化

运用模糊数学和有限元理论,以哈尔滨锅炉厂生产的全量型安全阀阀体为例,进行复杂机械结构的设计分析和模糊优化.基于VC.NET平台及ANSYS提供的APDL语言,开发虚拟环境下的阀体模糊有限元结构设计的主模型,对于复杂、难于掌握的ANSYS命令流进行后台封装,大大减小了复杂机械结构模糊优化分析的工作量.在满足密封性和强度的工程要求下,经过12次迭代运算,阀体结构质量下降了17.5%.对比优化及模糊优化的各参数值表明,采用模糊优化能够使阀体结构在一定刚度范围内密封性提升及中心轴线的偏移量减小,结构形式和尺寸更合理.     

基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

为了弥补传统有限元在处理复杂结构断裂参数数值计算中的不足,将小波有限元应用到断裂力学数值计算中,提出了一种新的基于小波有限元的虚拟裂纹闭合法。该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,利用虚拟裂纹闭合法计算能量释放率和应力强度因子。将计算结果与传统有限元和ANSYS模拟结果比较。结果表明:2个小波单元求解结果与传统有限元和ANSYS模拟结果基本吻合,与解析解相对误差不超过3%,表明该方法具有计算量小、方法简便和计算精度高的优点,为工程中复杂结构断裂参数数值计算提供了一种新方法。     

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.     

预防连续箱梁施工裂缝的温度监测与有限元分析

研究混凝土浇筑初期内部温度应力不均匀分布特征和预防温度裂缝的有效措施,以西安至铜川高速公路渭河特大桥某0＃箱梁为研究对象,以MIDAS／FEA(multitier distributed applications services／finite element analysis)有限元分析软件为计算平台,采用有限单元法对施工期混凝土水化热温度场进行了数值模拟计算,分析了3种不同防裂工程措施的理论效果,并结合温度监测进行了工程措施的优化。结果表明:混凝土浇筑52h左右内部温升达到高峰,有无冷却水管的箱梁内部最高温度温差在10℃左右,在内外温差20℃左右时拆除模板时机较为恰当;箱梁腹板与横隔板交界处温度应力集中,设置冷却水管改善温度应力分布效果明显。与其他研究结果相比,采取温度监测与有限元计算全过程动态分析方法优化防裂工程措施效果较好。     

方孔分支裂纹的一种边界元分析

方孔分支裂纹是一个很复杂裂纹问题.本文利用笔者最近提出的边界元方法来研究内部压力作用下方孔分支裂纹问题.数值算例与文献报道的结果进行比较,发现这种数值方法无论对无限大板还是对有限大板中复杂裂纹的应力强度因子计算都非常有效.另外本文报道的方孔分支裂纹的应力强度因子数值结果可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.     

含内埋裂纹板条瞬态响应的有限元--线弹簧分析

将线弹簧模型与有限元软件ANSYS相结合，求解了冲击载荷作用下的含内埋裂纹的板条问题，所得的结果与已有的有限元解吻合良好，此方法可推广用于其它三维裂纹动态响应分析。并对内埋裂纹板条瞬态响应的影响因素做了分析。     

缺陷压电结构电弹性问题断裂分析

对含中心裂纹的压电体进行了断裂理论分析,利用裂纹附近广义位移场的局部解构造了一种关于含中心裂纹的压电材料广义位移模式,并建立了有限元断裂分析模型;得到了修正了的含中心裂纹的压电体压电场的本构方程;提出了求解含中心裂纹的压电材料广义强度因子的数值计算方法。利用该方法考察了不同结构尺寸、电位移与电场对解的影响。数值算例说明了本文方法的有效性。