轴对称结构动力弹塑性分析的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法

将无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法与预校正形式的Newmark法相结合,建立了一种轴对称结构动力弹塑性分析的新方法。由于几何形状和边界条件的轴对称特点,三维的轴对称问题可转化为二维问题。此外,计算时仅需要轴对称面上的一组离散节点,有效地避免了复杂的网格划分和网格畸变的影响。在轴对称面上的局部多边形子域上采用局部加权余量法推导了轴对称结构动力弹塑性分析的离散化控制方程,并采用预校正形式的Newmark法在时间域上进行求解。为了克服本质边界条件不能直接施加的缺点,试函数采用自然邻接点插值进行构造。数值算例结果表明,该研究所提出的轴对称结构动力弹塑性分析方法是行之有效的。     

无网格-精细积分算法在二维结构振动问题中的应用研究

将无网格-精细积分法用于二维结构振动问题的求解,通过瞬时最小势能原理构造与弹性动力学方程等效的能量泛函。由伽辽金无网格法在空间域内进行离散;在时间域上通过与Romberg积分相结合的精细积分法求解,得到了二维结构的固有频率和振型以及在不同激励作用下的位移、应力和速度响应。     

双参数三次Hermite插值逐步积分法求解结构动力响应

为了求解结构动力学响应,该文提出了一种新的逐步积分法。通过三次Hermite插值在局部时间域上对位移、速度进行离散,给出了逐步递推计算格式;采用双参数控制算法的稳定性和计算精度。该方法具有自起步、计算精度较高、无需中间计算环节的特点。通过与Newmark法、Wilson法、精细积分法的数值结果对比分析,表明该方法是准确可靠的。     

基于滑动Kriging插值的无网格MLPG法求解结构动力问题

利用基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin (MLPG) 法来求解二维结构动力问题,Heaviside分段函数作为局部弱形式的权函数并采用精细积分法来离散时间域。基于滑动Kriging插值构造的形函数满足Kronecker Delta性质,因此可以直接施加本质边界条件。刚度矩阵形成过程中只涉及到边界积分,而没有涉及到区域积分和奇异积分。计算结果表明：基于滑动Kriging插值的MLPG法具有模拟简单、计算精度高等优点。     

瞬态热传导问题的修正变分原理及其数值算法

本文采用拉格朗日乘子将本征边界条件引入到瞬态热传导问题的泛函方程,通过变分原理得到了其修正泛函.采用Galerkin无网格法在空间域内进行离散,得到瞬态热传导问题的半离散方程;在时间域上通过与Romberg积分相结合的精细积分法求解,并且推导了瞬态热传导方程中精细积分的普遍适应的公式,结合数值算例对方法的有效性和精确性进行了验证.     

非线性动力分析的广义精细积分法

针对非线性动力状态方程=H·v+f(v,t),结合广义精细积分法和预估-校正法,提出了用于非线性动力分析的广义精细积分法。在任一时间子域内,对计算过程中待求的vk+j/m(j=1,2,…,m),利用当前时刻的vk进行预估。将离散的非线性项用拉格朗日插值多项式展开并视为外荷载,结合广义精细积分法即可求解非线性系统的动力响应。该方法计算格式统一,易于编程,与四种单步法、一次预-校法及预估校正-辛时间子域法进行数值比较,计算结果表明,该方法具有很高的精度、稳定性及较高的效率。可用于多自由度结构体系的非线性动力反应分析。     

数值方法进展:从连续介质到离散粒子模型

数值方法经历了由连续介质到离散粒子模型的进展过程。无网格粒子方法正是离散粒子模型发展的产物,它在纳米时代显示出具大的发展潜能。介绍了无网格粒子方法的背景、原理及其与其他数值方法的区别,探讨了无网格法的基函数、权函数、影响半径、本质边界条件、积分与离散方案等热点问题,列举了这种数值方法的应用现状。最后,介绍了自然单元法、多尺度计算概念、中值定理与局部边界积分方程等,并对无网格粒子方法在未来的发展进行展望。     

非平稳地震作用下随机结构动力可靠度计算

对非平稳地震作用下的含随机参数结构,建议了一类结构体系动力可靠度的数值模拟求解方法.把结构动力方程写成状态方程形式,采用精细积分法对状态方程进行数值求解,将结构响应表达为一系列随机系数和离散时刻处随机激励乘积的和形式.随机系数为结构随机参数的函数,反映结构随机参数对随机响应的影响.在确定性结构非平稳随机响应时域分析方法的基础上,采用不含交叉项的二次多项式对该随机系数进行重构,获得了结构响应关于结构随机参数和离散时刻处随机激励的显式表达式.基于该显式表达式,利用数值模拟技术可以方便地进行首次超越失效准则下结构体系动力可靠度的求解.对一榀非平稳地震作用下的含随机参数框架进行了结构体系动力可靠度分析,并在计算精度和计算效率上与传统蒙特卡罗法进行了比较,结果显示所提出的方法具有理想的精度和相当高的效率.     

动力学自然单元法的谐波激励下的连续体结构拓扑优化

自然单元法是一种基于Voronoi图构造形函数的无网格方法,根据自然单元法的优点,提出了动力学自然单元法频率激励载荷下连续体的结构拓扑优化计算。采用各向同性固体微结构惩罚(SIMP)模型,将节点相对密度作为设计变量,建立以动柔度最小为目标函数,频率激励载荷作用下的拓扑优化模型。采用伴随分析法进行灵敏度分析并利用优化准则法对优化模型进行求解。通过数值算例计算,不仅得到了无棋盘格现象的优化结果,而且相比其它无网格方法提高了计算效率,说明该方法具有可行性和优越性。     

基于均匀七次B样条插值求解动力响应的逐步积分法

为求解结构动力响应提出新的时间积分法。该方法采用均匀七次B样条插值近似对局部时间域节点位移、速度及加速度进行离散。给出动力平衡方程求解的逆推格式与算法流程。分析表明,通过选择合适参数可提高计算精度,且使算法绝对稳定。计算数值解精度较高,明显优于传统的Newmark法与Wilson-θ法。