重构核粒子法在结构动力响应分析中的应用研究

根据无网格法和结构动力学的基本理论,推导了基于重构核粒子法的梁和板的动力方程,编程计算了不同边界条件、复杂载荷类型以及存在阻尼的梁和板的位移响应,讨论了罚因子和时间步长对计算精度及效率的影响,并和有限元分析结果进行了比较,结果表明该方法收敛性好、精度高,为结构动力响应分析提供了一种新的数值计算方法。     

等离子喷涂中基板传热的无网格分析

基于无网格彼得洛夫-伽辽金法（MLPG）建立了热喷涂中基板的三维传热数学模型。温度场由权函数、多项式基和一组未知系数近似构造,利用二次样条函数作为移动最小二乘中的权函数和局部弱形式的试函数,并采用罚函数法处理本征边界条件。详细研究了比例系数对数值精度的影响。与有限元法相比,无网格法可取得更好的收敛性和较高的精度。利用该方法计算等离子喷涂中基板温度,其计算结果与实验结果基本一致,表明该模型可用于求解热喷涂中的基板传热问题。     

脂润滑轮毂轴承弹流润滑数值分析

基于Ostwald模型建立脂润滑控制方程,运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解,得到钢球-沟道的压力分布、油膜形状及最小油膜厚度。针对轿车轮毂轴承的典型应用工况条件,分析工况参数对油膜压力分布和油膜形状的影响。结果表明:脂润滑弹流膜具有与油润滑膜相同的二次压力峰和出口颈缩现象。在轿车轮毂轴承可能的承载条件下,随着载荷的减小,二次压力峰的高度降低,其位置向入口区移动;一定承载条件下,速度增加时,膜厚相应增加,油膜的平行部分缩短,二次压力峰的高度增加,其位置也向入口区移动;一定承载和卷吸速度下,润滑脂流变参数增大时,二次压力峰的高度升高,其位置向入口区移动,膜厚相应增加。     

EFG-MG法及其在电磁场数值计算中的应用

为了解决无单元法求解效率不高的问题,将用于加速迭代求解的多重网格法引入到伽辽金型无单元法离散的场中,提出了基于伽辽金型无单元的多重网格法(EFG-MG)。这种方法采用了节点群来构造粗节点,并通过粗细节点之间的关系来确定限制算子。本文将EFG-MG法应用到电磁场数值计算中,通过算例分析,验证了该方法可提高伽辽金型无单元法的求解效率。     

用于应力监测的新型平面柔性涡流传感器

针对直升机旋翼轴应力监测的需求和轴部安装空间有限的实际情况,研制了一种新型平面柔性涡流传感器,并提出了相应的应力监测方法.该方法利用磁弹效应,通过建立平面涡流传感器和铁磁性被测对象的有限元仿真模型,得到传感器阻抗变化与对象磁导率的测量网格数据,可实现铁磁性被测对象的非接触或接触应力监测.搭建了拉应力实验平台,通过实验,验证了该方法的可行性,并得到了磁导率与拉应力的线性关系式,测量了增加的残余应力值.     

压电与导体双材料界面端的奇异性研究

提出了一种求解平面应变条件下横观各向同性压电与导体双材料界面端的应力及电位移奇异性的特征值法。基于横观各向同性压电材料的基本方程和一阶近似假设,利用分离变量形式的位移函数和电势函数,导出了关于应力和电位移奇异性指数的奇异性特征方程。求解由无网格法离散的特征方程,即可得到应力和电位移的各阶奇异性指数,同时还可得到相应的应力和电位移角函数。数值计算结果与文献中给出的结果非常吻合,表明该方法具有很高的精度和效率。     

基于网格划分策略的连续域改进蚁群算法

针对连续空间函数优化问题,提出一种基于网格划分策略的改进蚁群算法。算法使用一种特殊的信息素更新策略,使得更新信息素时不需要使用解的具体目标函数值,从而降低了目标函数值差异化给算法性能带来的不利影响,并且网格点上的信息素可以直接作为构建解过程中的转移概率。对几种典型的连续函数优化问题进行了测试,实验结果表明所提出算法具有很强的搜索能力。     

含分层的压电材料层合板的自由振动分析

该文为含分层的压电材料层合板的自由振动分析提出了一种状态空间方法。首先通过压电材料的修正H-R (Hellinger-Reissner)变分原理和径向基函数推导了无网格状态空间列式。然后结合非线性弹簧层模型,导出了含分层压电材料层合板的三维模型。该模型的主要优点是:场节点数和背景网格数不随层合板的层数增加而增加;另一方面,通过设定弹簧的刚度值,非线性弹簧层既能保证非分层区域横向应力和位移的连续性,也能防止分层区域嵌入现象的发生。     

弹性力学问题自适应有限元及其局部多重网格法

针对平面弹性力学问题,利用最新顶点二分法,设计了一种不需要标记振荡项和加密单元不需要满足“内节点”性质的自适应有限元法;利用自适应加密过程中每层网格上只有局部单元需要加密这一特性,设计了一种基于局部松弛的多重网格法.数值实验结果表明:该文设计的自适应有限元法具有一致收敛性和拟最优计算复杂度,基于局部松弛的多重网格法对求解弹性力学问题自适应网格下的有限元方程具有很好的计算效率和鲁棒性.     

基于水平集坐标的二维压剪节理动态扩展过程无网格法模拟研究

 发展能有效模拟岩体节理拉压破坏动态扩展过程的无网格模拟方法,构造岩体节理张开和闭合接触摩擦行为的无网格法近似函数,采用水平集坐标描述和捕捉节理在扩展过程中的几何信息。当节理张开时,引入断裂线,并采用衍射准则引入位移跳跃项。当节理闭合时,提出类似于Goodman接触摩擦单元的无网格近似函数构造方法,考虑节理面上、下两侧的相对滑动和法向接触。与Goodman单元或以往的无网格模拟不同,本文的接触方法基于材料点而非结点,并与水平集坐标更新算法结合,在处理节理模型生成和动态扩展后的模型更新上更灵活、简便,且具有通用性。通过测试拉剪、压剪破坏单节理和雁行节理的静态和动态破坏扩展过程的算例,验证了本文方法的正确性和有效性。