多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型

针对目前仿真异构系统之间信息难以集成与共享和仿真分析的准确度与效率不高等问题,提出面向多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型.构建时变载荷历程模型,通过对多体动力学载荷文件的提取与转化,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)与宏命令进行二次开发,将载荷文件导入有限元分析系统中,把曲面离散为小单元的网格面,根据载荷分布特征函数与曲面的形状,计算出曲面上各节点所受的载荷,自动将载荷离散并加载到需加载的曲面上,从而实现多体动力学与有限元异构系统信息的联合仿真,有效提高仿真分析的精度和效率.     

有限元模型的整体刚度矩阵集成

在有限元分析过程中,定位单元刚度矩阵中的元素在整体刚度矩阵中的位置,对结构分析模型的正确建立起着重要作用.为了探究单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的集成规律,推导了单元刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的对应关系,得到单元刚度矩阵元素在整体刚度矩阵中的位置,依据单元结点号与结构整体坐标系下的结点编号的对应关系建立了统一的关联表,形成基于关联表的整体矩阵集成方法.与目前常用的结点平衡法相比,新建立的整体矩阵集成方法物理意义明确,建模过程简便快捷,且可靠稳定.算例分析结果表明该方法适合用有限元编程实现.     

弹性力学平面问题的单元延拓有限元分析

本文在有限元分析过程中,构造了延拓单元,利用延拓单元内信息迫使单元内位移模式高次化。从而,在无需增加单元网格及结点数目的条件下,改善有限元分析精度。     

基于网格和XML的异构数据库集成模型

异构数据库的集成问题是当前数据处理领域内研究的一个热点。本文在分析了异构数据库系统的关键问题和解决方法的基础上．提出了一个基于网格和XML的异构数据库集成模型。并重点分析了该模型的结构和实现方法．该模型采用XML作为信息传输的数据格式,通过GT4网格计算中间件来实现对各异构数据源的高效访问。     

基于线性插值函数的二维异构网格数据插值方法研究

在多物理场耦合仿真中,由于各个物理场对网格类型、疏密的要求有很大差异,不同物理场仿真时往往使用不同剖分网格,即异构网格。针对异构网格单元和节点不匹配的情况,提出基于线性插值函数映射的方法来解决二维多物理场耦合仿真时的数据传递问题。同时对位于曲线边界上待插值节点不在三角形内部的问题,提出了反距离加权插值的解决方案。分析了网格粗细对插值精度的影响,验证了基于线性插值函数的方法在二维异构网格数据映射时的有效性。同时利用该算法,将换流变压器阀侧绕组端部温度结果映射到电场仿真模型中,为研究温度分布不均匀条件下的二维复合电场奠定了基础。     

退化单元位移场插值计算方法研究

针对有限元结构分析中常遇到的单元退化问题,提出移结点法和形函数法两种用于解决含退化单元模型进行位移场插值的方法.研究表明,移节点法通过增加一定数量的结点将退化单元转化为常规单元,可以获得精度较高的位移场.形函数法由于运用体积坐标的形式使得编程简单易行,形状复杂的退化单元由于单元分解会造成一定的精度损失,可以满足工程精度要求,为含有退化单元的混合单元模型进行位移场插值计算问题提供了有效的解决方法和思路.     

基于BP神经网络的TBM主轴承载荷谱预测

掘进机主驱动轴承是隧道掘进机主驱动系统的关键部件,复杂恶劣的工作环境对其提出了高可靠性的要求。为了研究主轴承的载荷谱编制方法,以复杂组合地层和刀盘刀具布局模型为基础,建立了刀盘动态载荷的仿真方法。将其作为主轴承的动态载荷边界,采用有限元仿真和BP神经网络相结合的方法,建立了TBM主轴承的载荷谱预测模型。仿真结果表明:在确定的掘进里程中,主驱动轴承的推力波动服从正态分布统计,倾覆力矩服从威布尔分布统计,滚子载荷服从对数正态分布。该载荷谱预测模型为主驱动轴承的设计校核提供了参考,同时也可以作为其疲劳可靠性分析的载荷条件。     

网格安全保障研究

网格是实现信息技术从垂直集成的库房转化成水平集成的、面向服务的系统的一种重要技术.针对组成网格的结点元素的异构性和多样性,提出了一个安全的信息网格体系结构来保障网格环境下的信息安全.该体系结构有3维,第1维由服务管理器管理的应用层、可信网格基础设施、安全虚拟化以及可信资源构成,第2维由信任管理器、安全策略管理器和安全监控器组成,第3维由服务战略规划及决策、服务组织和服务运作组成.设计了信任管理器、安全策略管理器和安全监控器.仿真表明该体系结构有很好的安全性.     

无网格-有限元直接耦合法

基于广义单元概念,发展了一种无网格-有限元耦合的新方法,即无网格-有限元直接耦合法。该方法将有限元、无网格中数值意义上的单元定义为广义单元,利用在每一个单元内假设的形函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。与其它耦合方法相比较,该方法既不需要构造过渡区形函数,又不增加额外的计算量。数值算例表明该方法具有效率高、简便实用的特点。     

基于相位场模型的提花织物图像分割算法

将相变理论中的相位场模型引入到图像分割建模中,并对经典相位场模型进行改进,提出一种基于相位场模型的提花织物图像分割算法.算法采用有限元逼近和自适应网格调整技术对模型进行数值求解;采用一阶拉格朗日有限元对模型进行空间离散、半隐式欧拉格式进行时间离散.为了提高有限元网格单元对图案内容的表征能力,采用网格优化策略对网格单元进行自适应调整.采用后置误差估测子对逼近解和初始解间的局部和全局误差值进行定量计算,自适应调整策略利用该估测值调整网格剖分结构的细密度,从而提高网格单元对图案的表征效果.对人工合成图像和提花织物图像的分割实验结果表明了算法的有效性.     

平面弹性力学问题的离散元网格自适应方法

根据连续介质平面弹性力学离散及元法的基本原理，分析了解决平面弹性力学问题的离散元网格自适应方法.基于界面位移提出了离散元相对误差评价指标及相应的后验误差分析方法.在此基础上给出了连续介质离散元法网格自适应策略.与有限元法相比，离散元法的网格自适应策略具有原理简单、无奇点和单元畸形、实施方便的优点.2个典型的数值算例表明，提出的离散元相对误差评价指标以及相应的网格自适应策略能够很好地模拟平面弹性力学应力集中现象和边界效应，自适应网格与相应的有限元分析结果一致.     

高速旋转圆盘刀具薄刀片横向振动的有限元分析

针对高速旋转圆盘刀具薄刀片实际工作时存在的横向振动问题,应用有限元方法及实验测量进行了研究。利用单元正方化扇形网格划分方法,对薄刀片划分单元,并应用拉格朗日方程建立了高速旋转圆盘薄片刀具薄刀片的动力学方程。通过对该动力学方程的分析,确定了薄片圆盘刀具系统的静态和动态特性。利用专门设计、制造的试验装置,对圆盘薄片刀具系统的静态和动态特性进行了测量,并将测量数据与理论分析进行了对比。结果表明:建立的薄片圆盘刀具系统的动力学方程是正确的。     

一类抛物型方程组的变网格有限元方法的理论分析

变网格有限元方法可以根据实际计算的问题的需要,对不同时刻的空间区域采用不同的有限元网格,比一般固定网格的有限元方法具有更好的数值逼近效果,而且在整体上不增加计算量.鉴于至今对抛物型方程组的变网格有限元方法的理论研究较少,故对一类抛物型方程组构造了变网格有限元方法的两种全离散计算格式.采用了L2投影修正技术,通过理论分析得到了当网格变动的总次数M和Mh有界时(其中h为最大的网格剖分步长),精确解与有限元解误差的能量模估计能达到最优的逼近精度,从而为实际应用此方法建立了理论基础.     

有限元网格自动剖分及优化方法

用一种新方法对任意单连通区域进行有限元网格自动剖分,并通过网格优化技术对网格形状和网格编号进行优化。结果表明剖分的网格质量好且编号合理。     

二维有限元网格生成的局部改进方法辐射网格法（RMA）

提出有限元网格生成的局部加密方法－－辐射网格法（ＲＭＡ）。该法适用于区域内点、围绕边界的尖角点、边界或内部同心圆弧及同心圆四种特殊区域的网格改进，为实际工程结构应力梯度突变或变化较大处网格细化提供了十分方便的手段。局部区域改进后，总体结构边界能准确、快速自动修改，采用ＡＦＭ法可全自动生成改变后的总体结构且各网格间形状过渡良好。实例及其特性表明，ＲＭＡ法有效、实用。     

基于物理学的铣削过程仿真关键技术

为了预测零件加工变形，基于铣削加工有限元理论，构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境，研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动，系统自动检测刀具和工件毛坯网格相交的区域，通过网格自适应求精、粗化和删除以及有限元分析计算，模拟真实的铣削加工过程.该仿真环境可综合考虑加工参数、刀具路径等因素对零件加工变形的影响，优化加工工艺，保证加工精度.     

小型顶管机刀盘设计与有限元分析

顶管工程被认为是非开挖工程施工的一种工艺,顶管机刀盘作为油气管道穿越顶管机的关键工作部件,主要用来完成对掌子面岩土的破碎剥离,对掘进性能有重要影响。针对穿河地区特殊地质概况,拟定刀盘结构设计方案,给出扭矩和推力计算方法,利用有限元分析软件ANSYS建立刀盘有限元模型,并在实际工况载荷下对刀盘整体进行静力分析,得到应力、应变分布和强度分布。分析结果表明,危险截面出现在牛腿与传动轴交界处,最大应力为37.6MPa,最大变形为0.06mm。     

基于八叉树的六面体网格自动生成算法

有限元网格生成是工程科学与计算科学的交叉研究领域,有限元分析的发展方向之一是三维六面体网格的生成.对于这个问题,许多研究人员已经提出很多方法.然而,可靠的自动六面体网格生成软件目前尚未开发.在介绍栅格法的基础上提出自动六面体网格剖分算法.基于八叉树算法和由内向外栅格法的这种剖分算法分为4步,分别是实体模型的建立和加密点的生成,利用八叉树算法生成原始六面体网格,利用奇偶法删除不需要的单元从而生成核心六面体网格,六面体网格拟合到实体模型表面.实验表明,该算法可以应用到各种工程问题的网格生成.     

结构与非结构网格之间的转换及应用

结构化网格转换成非结构化网格是网格生成技术的一个分支．通过这种转换，可以同时得到两种网格的优势，即结构化网格收敛快和非结构化网格适应边界广的特性，并且也拓展了非结构化网格计算程序的应用范围．笔者给出了正交网格和适体网格的转换模型，用基元有限客积法和二阶精度格式，在转换后的非结构化网格中离散热传导方程，同时也提供多个三维不同几何形状和不同边界条件的热传导算例，以此检验这种转换的正确性和可行性．     

轮胎的有限元网格自动剖分

简述了用计算机自动生成轮胎有限元网格的方法的特点　,研究了编制程序时节点坐标　的求取、单元信息的获得和网格生成程序,使以Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ语言编制的程序为轮胎应力场　、温度场的有限元计算奠定了基础。