轮胎温度场的有限元分析

针对三维内热源的温度场问题,推导了温度场的有限元“刚度”及热载荷,并考虑到轮胎的结构复杂性,使用六节点五面体及八节点六面体单元,分析了子午线轮胎的温度场,并用红外热像系统进行了实验验证.结果表明,计算方法是可行的.      

钢纤维混凝土工业地坪有限元分析方法研究

采用三维非线性有限元方法对钢纤维混凝土工业地坪的工作状况进行了分析和研究.该模型将钢纤维混凝土工业地坪等效为弹性地基上的钢纤维混凝土板,采用改进后的Willam-Wamke五参数准则作为钢纤维混凝土的破坏准则,考虑了钢纤维混凝土的非线性特征以及因板内温度差产生温度应力等的影响,并将计算得到的荷载-挠度曲线、极限承载力及...     

高温接触热阻的有限元模拟方法

基于多点接触理论建立了高温接触热阻的计算模型及其有限元格式,模型的基本尺寸取自表面粗糙度测量时的特征尺寸,该模型能有效模拟界面粗糙度、界面压力、界面温度和间隙填料热导率等参数对界面接触热阻的影响,同时也考虑了高温环境下材料热导率随温度变化的特点以及通过界面间隙的辐射换热效应。在此基础上,针对影响接触热阻的若干主要参数进行了研究。数值算例表明：该文所建立的有限元计算模型及其计算方法不仅能有效地模拟不同条件下高温接触热阻的变化规律,也为进行高温接触热阻研究提供了一种新途径。     

基于摄影测量的充气膜结构有限元建模方法

为了对正常使用过程中的充气膜结构进行荷载和动态特性等进一步分析和安全评价,提出了基于摄影测量的在役充气膜结构有限元模型建立方法。首先,采用三维摄影测量法对正常使用过程中的充气膜结构外形进行测量,并利用压力传感器测得相应的充气内压。然后,基于测量的外形及内压,将连续的膜面离散为膜线,并将内压按从属面积分配到相应的节点上,应用引入线性调整理论的索杆体系找力分析理论对膜线的力密度进行计算。随后,基于杆系结构平衡矩阵理论和小变形假定,应用非线性协调矩阵广义逆法,对结构的零应力态进行求解。最后,将得到的零应力态作为初始模型,利用有限元软件对其进行充气数值模拟,得到正常使用状态下的充气膜结构有限元模型。通过ETFE气枕模型的测量试验,验证了所提出的方法。     

基于ABAQUS平台的扩展有限元法

以ABAQUS为平台,提出了一种预设虚节点法,首次在通用有限元程序上嵌入了扩展有限元法的功能。推导了扩展有限元法中的子域积分同Heaviside函数的关系,并改进了一种三角形子域积分算法。对三点弯梁的开裂过程进行了模拟。计算结果表明,扩展有限元法对非连续位移场的表达不依赖于单元边界,是一种模拟裂纹扩展过程等涉及移动非连续问题的有效方法。与通用有限元软件的结合则为应用该方法解决实际复杂问题提供了方便的途径。     

桥梁颤振概率性评价的随机有限元法

在桥梁的各种风振形式当中,颤振对桥梁的安全威胁最大,而在各种随机因素作用下的桥梁颤振概率性评价也受到了人们的重视。为了计算大跨度桥梁的颤振失效概率,推出了一种结合有限元分析和可靠度计算理论的随机有限元方法,考虑了质量、刚度、阻尼和颤振导数等随机因素对颤振临界风速的影响,并对我国第一座真正意义上的大跨度海上桥梁——东海大桥颗珠山斜拉桥进行了颤振可靠性分析。     

基于有限元模型修正的土木结构损伤识别方法

基于有限元模型修正的结构损伤识别方法计算过程直观、物理意义明确,能同步识别结构损伤位置和损伤程度,是结构损伤评估最直接的依据。该文介绍了基于有限元模型修正的损伤识别方法基本原理与过程,总结近三十年来有限元模型修正技术的发展。土木工程结构模型复杂性(包含大量单元、节点、待修正参数等)导致有限元模型修正过程效率低,详细介绍了基于子结构有限元模型修正的土木工程损伤识别方法在提高计算效率方面的优势。将两种有限元模型修正方法应用于一栋超高层建筑数值模型的损伤识别,说明两类方法在土木结构损伤识别中的特点。土木工程尺度大而结构损伤通常发生在局部区域,子结构方法将整体结构的分析转换为对若干独立子结构的分析,通过少数局部子结构的模型修正实现损伤识别,避免重复分析大尺寸整体结构,为大型结构基于有限元模型修正的损伤识别开辟高精度和高效率的途径。     

薄板弯曲振动的杂交动态有限元法

从Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发,将位移、应变、应力场分离为零阶场与频率相关的高阶场,对位移场和应力场独立插值,导出了薄板弯曲振动的杂交动态有限元列式。数值算例表明,本文方法简单、有效。     

基于均匀化方法的离子推力器栅极组件的有限元分析计算

离子光学系统是离子火箭发动机推力器中装配要求最严格的部件之一,其性能的好坏直接影响推力器的性能。栅极是离子光学系统的主要组件,其结构为多孔球面薄板。基于均匀化方法利用ANSYS有限元软件建立了球面栅极组件的有限元模型,分别进行了栅极组件的模态分析和均布载荷下的位移、谐响应分析,为设计、加工和装配提供可靠的数据。     

基于高阶剪切变形理论的复合材料层合板精化单元法

基于高阶剪切变形层合板理论(该理论满足层间位移、应力连续条件)建立了一种精化方法,由此建立了三角形精化板单元.该单元满足单元间C1类弱连续条件,其收敛性得到保证,且具有列式简单、计算效率和精度高的优点.      

巨-子结构控制体系振动台试验与有限元模型对比分析

为了研究巨-子结构控制体系的抗震性能,该文进行了巨-子结构控制体系的振动台试验研究。试验模型均为钢框架模型且包括三个不同的模型,分别称为抗震结构模型、隔震结构模型和隔震-底层固结模型。采用大型有限元软件SAP2000对试验模型进行了非线性时程分析,并在主结构的加速度、层间位移,子结构的层间位移以及隔震层的变形方面与试验结果进行了对比分析。结果表明：理论分析与试验研究结果吻合较好,且不论是理论计算结果还是试验实测结果,隔震结构以及隔震-底层固结结构相对于抗震结构而言,结构的响应减小明显,说明结构施加隔震装置后能有效减小结构响应,从而保证结构的安全性。     

基于水平集算法的扩展有限元方法研究

扩展有限元是一种以单位分解思想为基础,在常规有限元位移中加入跳跃函数和渐近位移场函数,以处理不连续问题的数值方法。将水平集算法应用到裂纹界面的描述及加强单元类型的判别,并与扩展有限元相结合,用于分析材料断裂问题。相比传统有限元,有限元网格与裂纹面位置相互独立,不需满足裂纹为单元边、裂尖为单元节点和在裂纹附近进行高密度的...     

有限元法和退火进化算法相结合分析结构模糊可靠性

结构的失效除了具有随机性,还应具有模糊性。本文在介绍一种修正的联合概率密度函数的基础上,采用有限元法和退火进化算法相结合来研究结构的模糊可靠度。在每一模糊失效水平下,有限元法用来计算荷载效应项,并将荷载效应项代入原联合概率密度函数形成修正的联合概率密度函数。为了解决进化算法的早熟收敛问题,采用模拟退火算法与进化算法相结合,以保证更有效地搜索到最可能失效点(设计点)。解决不存在显式极限状态方程的大部分实际结构的可靠度研究的困难。数例结果表明该法可直接应用现有的确定性的有限元程序,并且具有很好的效率和精度。     

基于扩展有限元方法的界面接触算法

该文构建了适用于扩展有限元法(XFEM)的界面接触算法,该算法具备模拟界面上粘连、滑动和分离状态的能力.对平面摩擦问题的计算结果表明,该方法对于界面接触行为的描述能力与常规接触面单元十分接近.对平面应变压剪试样中剪切带问题的模拟分析表明,该算法合理地反映了摩擦接触的耗散机制,从而避免了零能耗散现象,能够较准确地描述平面...     

基于结点6自由度的分裂导线有限元模型

大跨越输电线路分裂导线较单导线更容易发生舞动现象,基于空间曲梁理论,建立了结点6自由度的导线有限元模型。假定间隔棒为刚性体,根据位移协调条件,建立了4分裂导线的有限元模型。通过虚功原理建立静力有限元方程,采用Newton-Raphson迭代法进行静力非线性求解。算例表明：采用曲梁模型研究输电线的平动位移是准确的。由于考虑了平动与扭转的耦合作用,扭转角的计算更加精确。输电线抗弯刚度对扭转角也有较大影响。分裂导线的参数分析表明,弧垂、分裂间距、边界条件等对抗扭刚度均有较大的影响,间隔棒的数量不能显著提高导线的抗扭刚度。     

Daubechies条件小波混合有限元法在梁计算中的应用

常规的Daubechies小波有限元法是以挠度为基本未知量的单变量有限元法,其弯矩函数需要通过挠度函数的二阶求导间接求解,故弯矩的计算精度一般比挠度低。此外,目前常用的Daubechies小波有限元法需要借助于转换矩阵引入位移边界条件,大大影响了计算精度。结合广义变分原理,将边界条件作为附加条件构造修正泛函,以该修正泛...     

结构有限元动态模型修正方法综述

本文简要介绍和归纳了五种常用的动态模型修正方法。对每种方法,都给出了它的基本思路、目标函数和修正模型的求解过程,以及各阶段的主要计算公式。基于对各种方法的深入剖析,并结合作者本人的一些实际经验和应用体会,此文还揭示了各种修正方法之间的内在联系及实际使用中应注意的问题。     

基于Hooke-Jeeves算法的渤海现今应力场优化反演

在分析渤海构造演化背景和地质构造特征的基础上,根据区域内已有测点的地应力资料,建立渤海三维应力场优化反演分析模型。通过由有限元法得到的测点处应力值大小及方向与现场实际数据的比较,构建误差函数作为优化目标函数,采用Hooke-Jeeves优化算法与有限元计算相结合的方法进行优化反演分析,将ANSYS有限元程序作为一个计算模块并通过Matlab 实现其批处理模式下的循环调用,完成优化反演计算过程,得到了渤海浅部的现今应力场分布规律。优化结果分析表明,该文方法可以通过较少的测点数据优化反演得到较合理的构造应力分布,能够为进一步研究渤海海域现今构造活动提供一定参考。     

基于应用程序交互访问技术的桥梁有限元模型修正研究

传统的有限元模型修正方法对于具有复杂多自由体系的大型桥梁结构显得束手无策,其中一个重要的原因是大型桥梁结构体系很难用有限元编程精确地表达,难以建立完整的或者缩聚的质量矩阵和刚度矩阵。该文开发了基于应用程序交互访问的有限元模型修正模式,首先在Strand7软件中建立初始的有限元模型,然后利用MATLAB建立迭代程序并调用Strand7软件,通过读写Strand7中的物理参数来更新模型,实现了大型桥梁结构有限元模型修正。该文对一座实桥进行多参考点脉冲锤击法模态试验和静载试验,基于获得的静动力试验数据和Strand7有限元模型分析结果,引入损伤函数的概念识别得到了该桥各梁的分段刚度,成功地实现了单元层次的参数识别。     

基于三场变分原理的对偶mortar有限元法

通过引入独立媒介面,将mortar有限元法由二场变分原理推广到三场变分原理。通过采用满足双正交性条件的对偶基函数离散Lagrange乘子空间,实现了Lagrange乘子的凝聚,由此提出了基于三场变分原理的对偶mortar有限元法。提出的新方法同时解决了常规mortar元的约束交叉、主从偏见及求解效率等问题。自主编制了相应的计算程序,并采用两个三维数值算例对新方法进行了验证。研究结果表明：基于三场变分原理的对偶mortar方法对界面连续性条件的求解精度高,可有效用于含约束交叉的非协调网格计算,所支持的复杂子区域划分使得有限元分析更为灵活。