基于子域重构的扫掠体六面体网格划分方法

针对扫掠体连接其他实体造成扫掠面结构网格划分困难,导致扫掠法无法在扫掠体内生成六面体网格的问题,提出针对扫掠体的六面体网格划分方法.该方法对扫掠面进行拓扑分解,依据结构网格节点的排列要求和分解域的连接关系综合计算棱边单元划分数.结合超限映射法在分解域内填充结构网格,依据扫掠法的基本步骤生成六面体网格;对不能采用结构网格填充的扫掠面子域进行重构以隔离非结构网格,对扫掠面子域边界外、内的网格区域先后进行扫掠生成最终六面体网格.实例表明,该方法稳定、可靠,可以处理复杂的2.5维实体六面体网格生成问题.     

位移法计算半椭圆表面裂纹应力强度因子影响因素分析

借助有限元分析软件ABAQUS建立含半椭圆表面裂纹有限厚度板有限元模型,根据计算得到的相关节点位移分别采用Chen-Kuang公式、Shih公式和1/4节点位移公式计算半椭圆表面裂纹应力强度因子,考察单元类型和裂尖附近区域网格参数变化对3种位移法计算应力强度因子精度的影响,根据计算结果给出各网格参数的合理范围。结果表明,3种位移法中Chen-Kuang公式计算结果波动最小;二次六面体全积分单元C3D20和二次六面体减缩积分单元C3D20R计算结果一致性良好,减缩积分单元计算结果受网格参数影响较小。文中的方法和结论可用于复杂工程结构中三维裂纹应力强度因子计算。     

基于二分法的六面体网格生成算法实现

有限元分析的精度和效率依赖于网格数量与质量。对于复杂的三维模型,目前还没有一种有效的算法能自动生成高质量的六面体网格。在八叉树法的基础上,通过模型几何特征的识别,依据模型特征构建平衡八叉树,二分法模板加密过渡单元,保留内部网格并将边界点投影至模型表面形成最终网格,实现了六面体网格的生成。利用Laplace节点平滑技术优化网格质量,并采用Scaled Jacobian标准对生成的六面体网格质量进行评价。实验分析表明,网格质量符合有限元分析要求。     

扫掠体六面体网格生成算法研究

为了提高网格最终生成质量，内部节点定位是采用扫掠法生成六面体网格过程中的关键一步.在研究复杂扫掠体六面体网格生成算法过程中，提出了一种基于4D Shepard插值的内部节点定位新算法，该算法分别计算源面和目标面网格的边界节点到每个中间层对应边界节点的矢量，通过Shepard方法插值这些矢量，计算得到分别对应于源面和目标面的中间层内部节点，再线性插值两组内部节点，得到当前中间层的最终内部节点. 实例表明，该算法快速、稳定、可靠，可处理大量复杂212维实体六面体网格生成问题.     

空间有限元单元网格自动生成

通过分析空间八节点、二十节点六面体单元节点信息及单元定义的生成原理,用C语言编制的网格自动生成程序FEMPRE3D．C可以根据输入的极少量数据自动生成繁琐的空间网格信息,供空间有限元问题计算之用．     

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。     

空间有限元单元网格自动生成

通过分析空间八节点、二十节点六面体单元节点信息及单元定义的生成原理,用Ｃ语言编制的网格自动生成程序ＦＥＭＰＲＥ３Ｄ。Ｃ可以根据输入的极少量数据自动生成繁琐的空间网格信息,供空间有限元问题计算之用。     

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.     

有限元六面体网格的典型生成方法及发展趋势

工程问题三维有限仿真的主要困难是模型的建立,而模型的建立需要采用适合的方法来生成高质量的三维有限元网络,以金属塑性成形过程的三维有限元仿真为例,说明了采用六面体单元的必要性,针对典型的有限元六面体网格生成方法,系统地分析了各种方法的实现原理和发展趋势,并探讨了六面体网格生成总的发展趋势,分析结果说明,复杂域内六面体网格全自动生成的实现是全自动网格生成真正走向实用化、通用化必须解决的问题。     

Z字钢在蝶式孔型中金属流动的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA，对310Z字钢在蝶式孔中的四道次成形过程进行了模拟，详细介绍了有限元模型的建立，材料模型的选择，单元的选择以及网格的划分，得到了各道次轧件的模拟变形结果，对轧件的变形和轧制区内应力场的分布进行了深入的分析，为轧制异型断面型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考．     

考虑辐射换热的建筑结构温度场的数值模拟

借助于通用有限元软件ABAQUS对典型的建筑结构屋面和墙体在周围环境温度、太阳辐射及非线性辐射交换等周期性变化的边界条件下的温度场进行了数值模拟.模拟结果表明:与有限体元法(FVM)相比,采用有限单元法(FEM)也能得到可靠的温度参数;非线性辐射换热相比于表面对流换热来说不能忽略;保温层的铺设对混凝土板的温度分布有重要影响.     

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.     

平面强化有限单元法的h型网格自适应

自适应有限元中的单元细划会不可避免地引入非规则节点,针对非规则节点的多点约束处理方法存在自由度多、数值稳定性差等缺点,根据强化有限单元法（FEM++）中数学网格和物理网格分离的特点,构造一种能够统一处理任意阶非规则节点的位移模式关联法则——物理模式重构法,并导出相应的有限元列式.修正了常规有限元中的超收敛应力恢复法和ZZ（Zienkiwicz-Zhu）后验误差估计理论,提出强化有限单元法的后验误差估计方法及相应的h型网格自适应策略.物理模式重构法在单元层次上直接将非规则节点的位移用具有独立自由度的数学节点位移线性表达,既保证了单元间的位移连续性,又不需要约束处理的多余自由度,保证了数值稳定性.数值算例表明：强化有限单元法的后验误差估计方法及自适应策略能给出满足精度要求的网格.     

基于I-DEAS的失衡转子系统有限元建模研究

基于转子动力学理论和有限元数值分析方法，在I-DEAS10．0软件平台上建立转子系统简化的三维造型，用四面体单元对其进行网格划分，建立了有限元模型，并对该有限元模型进行了仿真以及动响应分析，实验验证了模型的准确性。     

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。     

自适应双重点阵DOT图像重建

引入无网格方法替代传统有限元方法（FEM）,求解弥散光学层析成像（DOT）正问题,避免了FEM需要人工根据实际形状生成和调整网格的繁琐过程.优化形函数及各项参数,得到精确解.在求解逆问题时引入第2重较稀疏自适应点阵,能够根据重建迭代过程中的结果自适应调整分布和密度,一方面较大限度地减少了计算消耗,提高计算速度,另一方面抑制了问题的病态性,能够得到更鲁棒的结果.逆问题二维仿真实验表明,在噪声抑制、图像分辨率、网格依赖性方面该方法均优于传统方法.三维仿真实验和实物体模实验结果进一步体现了该方法的优势.     

Two-Dimensional h-Version Adaptive Remeshing Refinement of FEM

Ｔｗｏ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｈ－ＶｅｒｓｉｏｎＡｄａｐｔｉｖｅＲｅｍｅｓｈｉｎｇＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆＦＥＭＬＩＡＮＧＹｉｎｇｃｈｕｎ；ＧＵＯＴａｉｙｏｎｇ；ＣＨＥＮＳｈｉｊｉｎ；ＳＵＮＪｉｎｇｍｉｎ（梁迎春）；（郭太勇）；（陈时锦）；（孙靖民）...     

7A52铝合金双丝MIG焊接温度场及残余应力场数值模拟

运用大型有限元模拟分析软件ABAQUS,采用双丝MIG焊接方法,对7A52超硬铝合金的平板对接接头温度场和残余应力场进行数值模拟。模型选用三维实体单元,考虑了材料物理性能随温度变化的影响,借助Fortran语言添加DFLUX用户子程序完成热源模型的添加过程,利用单元“生死”及“追踪”模拟焊接过程。得出了三维温度场及残余应力场云图,并对数值模拟结果进行分析。     

Optimizing casting parameters of steel ingot based on orthogonal method

The influence and signification of casting parameters on the solidification process of steel ingot were discussed based on the finite element method (FEM) results by orthogonal experiment method. The range analysis, analysis of variance (ANOVA) and optimization project were used to investigate the FEM results. In order to decrease the ingot riser head and improve the utilization ratio of ingot, the casting parameters involved casting temperature, pouring velocity and interface heat transfer were optimized to decrease shrinkage pore and microporosity. The results show that the heat transfer coefficient between melt and heated board is a more sensitive factor. It is favor to decrease the shrinkage pore and microporosity under the conditions of low temperature, high pouring velocity and high heat transfer between melt and mold. If heat transfer in the ingot body is quicker than that in the riser, the position of shrinkage pore and microporosity will be closer to riser top. The results of optimization project show that few of shrinkage pore and microporosity reach into ingot body with the rational parameters, so the riser size can be reduced.