蜂窝夹层结构等效弹性常数的多步三维均匀化数值计算分析

基于三维均匀化方法并结合有限元技术,计算三维蜂窝夹层板的等效弹性常数。首先把三维蜂窝夹芯看成由实体与空洞两相材料组成的复合材料结构,建立单胞有限元模型,计算宏观等效弹性常数,通过与其它计算方法相比较,验证了三维均匀化方法的有效性;在此基础上考虑上下面板,运用直接、二次及多步均匀化方法计算三维蜂窝夹层板的整体等效弹性常数,并与工程计算方法比较,结果表明三维均匀化方法的可靠性。     

换热器管板的参数化设计

应用对话框技术进行了参数输入的程序设计,并用Autolisp语言实现了各类换热器管板的参数化设计。程序的使用有效地提高了管板的设计效率和设计质量。     

基于均匀化理论的骨质疏松研究

利用均匀化理论研究了骨量丢失和微结构改变对松质骨力学性质的影响，得到结论：(1)骨量丢失初期弹性模量下降的速度较快，大约是骨量丢失速度的2倍．当骨量丢失30％，弹性模量下降大约50％时以后，弹性模量下降的速度开始减缓；(2)骨量丢失的位置也影响松质骨的力学性质，骨量沿骨小梁的表面横向丢失比纵向丢失更易导致松质骨弹性模量的下降。     

基于均匀化方法的天然复合材料等效弹性性能分析

节理岩体是一种自然界广泛存在的天然复合材料,作者提出了含有节理岩体的复合材料的细观力学模型,利用均匀化方法计算了任意节理交角及相对节理宽度下岩体的等效弹性参数,得到了等效弹性参数随岩体节理倾角及相对节理宽度的变化曲线.     

均匀化在数值混凝土单轴拉伸试验中的应用

目的研究湿筛混凝土、全级配混凝土的抗拉强度,进一步掌握混凝土的细观结构与宏观力学性能间的关系.方法将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法生成混凝土随机骨料模型.采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对一级配混凝土试件的轴拉实验进行了数值分析;在二级配混凝土试件的轴拉实验中验证了均匀化的正确性;在全级配混凝土轴拉实验中应用了均匀化方法.结果得到一级配混凝土的抗拉强度为2.5 MPa,二级配混凝土的抗拉强度为1.96 MPa,四级配混凝土的抗拉强度为1.72 MPa.结论采用均匀化方法预测全级配混凝土的宏观力学性能是可行的.数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

变分理论在一维非均匀介质中波传播的应用

基于变分理论研究一维情况下非均匀各向同性介质中的波的特性。变分方程利用有限元方法,通过数值解法求解,并对含有空心砖的墙体给出数值结果。推导出的变分公式能够处理介电常数和磁导率变化的各种分布,同时也能够处理水平和垂直极化的问题。     

基于均匀化理论的骨小梁损伤刚度

用相对线密度ρ描述骨小梁上裂纹的分布;利用均匀化方法研究了微裂纹的密度、长度和方向对骨小梁刚度的影响。骨小梁的刚度与微裂纹的长度密切相关,当微裂纹长度增加时,与微裂纹垂直方向上的骨小梁刚度下降很快;骨小梁的刚度与微裂纹的密度密切相关,当微裂纹的密度增大时,3个方向上的刚度以相同的比率缓慢下降,以对与裂纹垂直方向的E影响最大;骨小梁的刚度与裂纹的方向也有密切关系。松质骨的力学性质与其微结构和骨小梁的力学性质有关;松质骨的损伤主要与骨小梁的损伤和损伤分布有关。     

层状压电复合材料均匀化研究

基于细观力学、连续介质力学的平均场均匀化理论和相邻界面的连续性条件,对平面多层压电复合材料进行了均匀化处理,得到了该类材料的一般性描述及其有效模量的均匀化表达式.将经典弹性问题的均匀化理论推广到了压电耦合问题,并可应用于更加复杂的线性耦合问题的研究.     

面向对象的三维参数化换热器管板的设计

以Pro／ENGINEER作为设计平台,利用其Pro／Toolkit模块,以VS．NET为平台开发动态链接库应用软件,通过菜单方式与Pro／ENGINEER集成。将MathCAD软件与Pro／ENGINEER集成实现复杂计算,并进行参数交互,最后再生模型,实现换热器管板的参数化设计。     

砌体RVE均质过程的有限元分析

均质化是以连续介质力学为基础的砌体结构数值分析中最重要的一步，形成可以等效砌体组成材料的砌体代表性体积单元（Representative Volume Element,简称RVE）又是均质化过程中的关键步骤，RVE是通过分别考虑砌块和砂浆的材料特性和相互作用建立起来的力学模型，本文采用有限元分析程序ANSYS对RVE进行模拟，分析了它在几种不同的加载条件下的应力应变关系，计算了它的等效弹性模量和泊松比，阐明了有限元法可以被用于砌体均质化过程。     

非线性元胞单元法初探

将元胞单元法用于弹塑性问题分析，探讨其求解非线性问题的可行性，给出了详细的计算步骤，进行了数值试验，并对其优点和存在的问题进行了讨论。     

渐进均匀化拓扑优化之多孔微结构研究

在分析均匀化拓扑优化方法中常用微结构模型的基础上,提出了一种正方形多孔微结构模型.然后给出了其边界条件的处理方法,并设计了相应的均匀化程序.最后给出了以结构柔顺度最小化为目标函数,以整体体积约束为限制条件的拓扑优化之数学模型,并通过算例对正方形多孔微结构模型进行了拓扑优化的可行性验证.     

Ultralight X-type lattice sandwich structure (II): Micromechanics modeling and finite element analysis

The methods of homogenization and finite elements are employed to predict the effective elastic constants and stress-strain responses of a new type of lattice structure, the X-structure proposed by the authors in a companion paper. It is shown that in most cases the predictions by the equivalent homogenization theory agree well with the experimental and 3-dimensional finite element calculated results. The theoretical and numerical study supports the argument that the X-structure is superior to the pyramid lattice structure in terms of mechanical strength. Supported by the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant No. 2006CB601202), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10632060, 10825210), the National “111” Project of China (Grant No. B06024) and the National High-Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA03Z519)     

钢筋混凝土随机有限元基本理论的研究

本文将概率理论与钢筋混凝土有限元相结合,初步建立了钢筋混凝土随机非线性有限元的基本理论和平面问题情形时的计算公式,为非杆系钢筋混凝土结构的可靠度计算打下了一定基础。     

有限元法在砌体结构分析中的应用

目的 研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性。并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法．方法 进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试．并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析．在对有限元模型的优化更新研究中，以损伤状态下的识别刚度作为目标函数。根据结构位移、抗侧移刚度及外荷载三者的内在关系，通过调整弹性模量优化有限元模型来模拟砌体带裂缝工作状态，并对比拟静力试验及动态测试识别结果进行理论分析．结果 利用所提出的有限元建模及分析方法很好地模拟了砌体结构完好及带裂缝损伤状态下的工作特性．有限元模型计算分析结果与实测值具有良好的一致性．结论 采用等效体积单元（RVE）可以准确模拟空间砌体结构的材料特性．利用动态测试数据结合反演理论进行结构模型的优化更新方法可有效模拟砌体结构的带裂缝工作状态，并有效地考虑砌体材料的离散性问题。     

均匀化方法的ABAQUS实现

为了利用通用有限元软件来对复杂的均匀化方程进行便捷求解,从而对具有周期性构造复合材料有效性能进行预测.根据文献[1]提出的热应力方法和边界力方法将均匀化方程转化为通用有限元可以进行计算的形式,通过ABAQUS用户子程序和脚本语言的编写,便捷的实现了均匀化方程的求解,得到了均匀化系数.通过均匀化方程的ABAQUS的便捷求解(包括热应力方法和边界力方法),计算了单向复合材料有效性能,并与细观力学方法进行比较,结果表明两种方法具有一致性和有效性.