基于CGAL的单箱单室梁三维网格自动划分软件开发

以VS C＋＋为平台,利用CGAL（计算几何算法库）中Delaunay三角形网格划分功能,首先对单箱单室梁的一个横截面进行Delaunay三角形网格的划分;然后沿箱梁纵向一定距离新生成一个单箱单室截面,并采用映射点的原理,将已划分好Delaunay三角形网格的单箱单室截面上的节点,映射到新生成的单箱单室截面上形成新节点,并按已划分好Delaunay三角形网格的截面上节点的连接方式进行连接,即形成对新截面的Delaunay三角形网格划分;最后再将各个截面上相同编号的节点连接起来,实现以五面体六节点为基础的三维实体网格划分。为三维实体有限元软件开发提供一种有效的三维实体网格划分方法。     

变速器齿轮有限元网格的自动建立

针对有限元法在变速器齿轮设计中数据准备繁琐问题,从汽车设计人员熟知的齿轮设计基本参数出发,提出了齿轮单齿平面轮廓、有限元网格节点以及三角形单元的自动生成方法,并推导了相应的公式.根据理论分析结果,采用MATLAB语言开发了可自动生成变速器齿轮有限元网格数据的前处理模块,并使该有限元网格自动生成模块在变速器设计中得到应用.     

基于Delaunay三角网格的土石混合边坡块石空间分布评价与随机投放方法

已有的土石混合边坡块石几何形态分析评价体系大多只考虑块石含量、块石级配、块石排布方向角以及块石形状等几何因素,并未对块石空间分布的整体格局进行定量描述。在进行土石混合体边坡随机块石模型的构建时,现有学者均采用基于块石边界不相交为判定准则的随机投放方法,并未考虑所生成模型的块石空间分布特征是否与研究目标相符。针对现有评价体系的不足,提出采用基于Delaunay三角网格的块石空间分布格局评价与随机投放方法。以单个块石颗粒的几何中心为平面点构建Delaunay三角网格,采用基于Delaunay三角网格的集聚指数对块石之间的相对位置空间分布关系进行评价。在进行土石混合体的随机重构时,通过循环算法,采用Delaunay三角网格法对基于蒙特卡罗随机生成的空间散点进行同步处理,直至所生成散点试样的聚集指数与预期匹配则退出循环。并以所生成的Delaunay三角网格的顶点为基础进行颗粒投放,从而生成符合一定空间分布格局特征的随机块石分布模型。     

预应力混凝土梁双非线性分析的混合壳单元模型

为模拟预应力混凝土梁非线性分析时预应力钢筋的力学行为,基于随转坐标法和场一致性原则,导出能考虑几何及材料双非线性的预应力钢筋空间杆单元。该单元具有几何与材料两种非线性不耦合的特点。采用已有的实体退化壳单元模拟混凝土,根据预应力钢筋空间杆单元与混凝土实体退化壳单元在单元内的位移协调条件和虚功原理将两者组合成一个混合壳单元,并导出预应力钢筋空间杆元对混合壳单元切线刚度矩阵的贡献。由于预应力钢筋对结构的作用反映在混合单元模型内部,该单元模型并未增大计算规模。对一预应力混凝土T梁进行了破坏过程模拟,将计算结果与试验结果及其他文献计算结果进行了比较,表明建立的混合壳单元模型是正确的。     

六面体单元内力影响面的实用算法

根据虚功原理,利用8节点六面体单元刚度矩阵的物理特性以及结构内力影响面的概念,推导出实体单元模型下指定位置内力影响面的有效算法,该算法可普遍适用于各类实体单元,并提出用NURBS自由造型曲面进行影响面的数学建模和图形输出.算例结果表明,该方法与传统方法计算结果完全吻合,能极大地节约计算工作量.该算法实现了桥梁结构实体模...     

汽车夹层风挡玻璃的数值模拟和试验验证

在车辆开发过程中对夹层风挡玻璃的研究,对提高车辆对行人的保护性能具有重要意义。本文建立了汽车风挡夹层玻璃的有限元模型。该模型中,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜层采用实体单元,玻璃层采用壳单元和实体单元,使用最大主应变准则模拟玻璃开裂。采用5 mm的壳单元混合型网格的有限元模型,模拟计算了行人头部撞击风挡玻璃底部位置和车顶的抗压、加速度、侵入量、头部伤害指标(HIC)和玻璃破碎形态,并和试验进行了对比。结果表明:该模型可以模拟行人头部伤害程度及玻璃的断裂形状,可为车辆风挡玻璃设计及优化提供帮助。     

国产客车车身周围流场数值模拟的空间离散

在对国产客车车身周围二维流场空间离散研究的基础上，采用代数和椭圆型方程相结合的方法，对国产客车车身周围三维空间进行单元划分。为提高单元划分质量，提出适合客车车身周围空间单元划分的“指数密度控制方法”。利用抛物化的椭圆型方程，提高了网络单元的划分速度。为了优化节点编号，提出“最少节点数阵面推进法”，同时实现了单元节点信息的自动生成。     

基于社区发现算法的宏中观通勤交通分析单元划分方法探索 ——以武汉市中心城区为例

城市宏中观通勤交通分析多采用集计分析的方法,其基本单元目前主要以行政区、规划管理单元、或人工划定的单元为主,存在和实际通勤紧密联系区域不相符,不够客观等问题,不同的划分会影响区内外OD通勤数量,进而影响交通量预测、分配等后续研究.基于社区发现算法,提出了一种城市宏中观通勤交通分析单元的自动划分方法:它首先将城市划分成规则网格,并利用手机移动位置大数据统计网格之间的通勤量,然后在不同解释度下,根据网格间的通勤联系强度自动识别每一个网格归属的通勤单元,使同一通勤单元内的网格与网格的连接强度最强,从而得到不同解释度,亦即不同尺度下的通勤交通单元.通过在武汉的实证分析发现,所得到通勤单元边界清晰、内部完整,分区与实际的职住分布保持一致,边界与江湖、铁路线等通勤隔阻要素重叠.区内、区间通勤量相比基于区级行政区划的计算结果更加合理,更具现实价值,证实了该方法的有效性.      

导航路网数据改进模型及其组织方法

提出了一种支持高性能车辆导航的多尺度路网数据模型,该模型根据不同功能对导航数据内容与尺度的要求,将用于计算的路网拓扑数据与用于描述的路网几何数据分离,并分别在垂直方向进行分层抽象,在水平方向进行区域划分;几何数据以显式比例尺作为分层标准,通过多弧段来描述道路几何信息;拓扑数据以道路等级作为分层标准,通过节点-弧段结构来描述路网连通关系;参照动态分段思想设计了一种弧段编码体系,以描述模型上下层弧段之间、单弧段与多弧段之间的对应关系。结果表明:提出的模型能有效地支持导航应用中的多级地图显示与分层路径规划。     

汽车动态仿真中车身点焊有限元建模的新方法

对点焊连接提出了一种新的模拟技术,即不同于传统的节点对节点模拟焊接。新型焊接单元在有限元节点与单元之间引入一短梁单元来模拟焊接关系,单元承受拉伸力和剪切力。仿真实例说明,此新型焊接单元,既保证了仿真计算的可靠,又避免了传统算法中细化局部网格的处理,减轻了工作量。     

空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

结合悬链线理论和几何非线性有限元方法,对空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法进行了研究。提出了空间主缆和吊索的线形及内力的迭代计算方法,在此基础上建立成桥状态的几何非线性有限元模型,进行非线性迭代计算并不断修改单元无应力原长及刚度矩阵,直至节点位移满足精度要求,即确定了全桥结构的成桥状态。利用该方法能得到满足设计要求的自锚式悬索桥成桥状态,并得到了主缆、吊索、加劲梁的线形、杆件内力等重要信息。算例验证表明了该计算方法是可行的,能够满足工程计算精度要求,可用于空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定。     

Hybrid three-dimensional mesh generation from quad-dominant surface meshes

A hybrid mesh generation algorithm using a modified plastering method for three-dimensional objects with variable thickness is presented. The method starts with a quad-dominant surface mesh and generates layered elements with variable thickness by using adaptive offsetting, resulting in hex-tet dominant mesh generation. Hexahedral and prismatic meshes are generated by the inward offsetting of the initial boundary mesh. In order to generate a conforming mesh, pyramid elements are constructed on top of hexahedral elements, and tetrahedral elements are generated for the remaining domain by using an advancing front method. This method is applied to several different geometries, and the effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated.     

空间索自锚式悬索桥线形精确计算方法研究

针对大缆为空间索的自锚式悬索桥的线形问题,探讨精确确定各吊点坐标的计算方法。先用分段悬链线法确定各吊点的竖向坐标,然后在横桥向建立各吊点的平衡方程,由此得到各个吊点的横向坐标。并以广州市珠江猎德桥主跨设计方案为例,计算大缆各吊点的空间坐标,得到满意的结果。     

基于模型修正的实体车-桥耦合分析系统建立及验证

为将梁格法车-桥耦合分析系统提升至同时考虑结构整体响应及局部应力分析的精细化实体车-桥耦合分析系统,首先,基于最小势能原理推导八节点六面体实体有限单元列式,采用等参插值确定单元的协调位移,引入Wilson非协调位移模式,消除一阶单元在弯曲变形分析中的剪切自锁,提高单元的分析精度和计算效率;采用静/动力分析算例对所构造非协调八节点六面体单元（ICH8）的准确性进行验证;其次,基于车轮与桥面接触实体单元间的位移协调和力的平衡关系,采用非线性分离迭代法建立实体车-桥耦合分析系统,编制自主研发的精细化分析模块;再次,融合Monte-Carlo灵敏度分析与遗传算法构建桥梁实体有限元模型修正方法,并借助现场静载测试结果对目标桥梁实体有限元模型进行修正;最后,联合修正的桥梁实体有限元模型与跑车工况测试结果验证所建立实体车-桥耦合分析系统的准确性。结果表明：由所建立的实体车-桥耦合分析系统得到的桥梁动力响应与实测响应吻合良好,从而验证了该分析系统的可靠性。借助所建立的实体车-桥耦合分析系统,不仅可实现时域内桥梁结构的整体内力分析,同时还可实现桥梁结构的局部应力分析,包括局部构件的应力分布和应力集中等,对当前车-桥耦合振动领域分析工具具有一定的改进和提升。     

基于无应力状态法的悬臂拼装斜拉桥的线形控制

针对悬臂拼装斜拉桥的线形控制问题,以穗盐路斜拉桥为背景,提出基于无应力状态法理论以钢箱梁制造线形为目标,进行主梁线形控制的方法。该桥为对称独塔双索面塔梁固结体系,采用MIDAS Civil建立桥梁有限元模型,分析钢箱梁在不同施工临时荷载作用下的制造线形和安装线形。分析结果表明,该桥安装线形随施工临时荷载的不同而改变,制造线形是结构的稳定量,只要保证梁段的无应力状态量一定,则无应力线形是惟一的;实桥安装时按制造线形夹角进行安装,无论施工过程如何改变,最终成桥阶段的内力和位移与理想目标状态一致。     

基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法研究

隧道开挖过程中岩体结构面信息获取的快慢和准确程度直接影响隧道施工的安全,针对三维重建算法效率低的问题,提出一种基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法和策略。首先采用普通数码相机快速获取一系列真实描述岩体结构的数字影像;然后针对岩体影像比例尺与倾斜角变化大、纹理相对贫乏的特点,采用ASIFT匹配算法与RANSAC误匹配点剔除算法来保证立体影像之间稀疏匹配的效率和可靠性;最后采用光束法联合平差方法对系列影像之间的相对位置与姿态进行求解,并综合利用核线几何约束、半全局匹配、多视最小二乘匹配等策略实现岩体影像的密集匹配,最终提取出岩体的三维信息。工程实践表明:基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法可以方便地实现工程岩体结构面完全非接触式测量,有效提高测量效率,避免测量人员暴露于未支护岩体下的危险。     

基于拓扑处理的Logit型网络加载算法

针对均衡交通分配问题,提出了一种基于拓扑处理来改进DIAL算法中合理路径的定义并求解Logit型网络加载模型的新算法。当道路网络存在环路时,算法根据从节点到讫点的阻抗的降序来删除节点上游没有遍历的路段,从而将有环网络变为无环网络并根据拓扑排序确定的节点计算顺序来计算路段权重和流量。对于无环网络,新算法可以得到与理论值完全一致的结果;对有环网络,可以减少DIAL算法中非合理路径的数目。计算实例表明:新算法可降低DIAL算法中合理路径定义过于严格所带来的误差。     

基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析

为较精确地分析悬索桥成桥线形下索夹对主缆弯曲次内力的影响,基于成桥状态下的分段悬链线理论,考虑索夹的套箍作用修正成桥线形,使其更接近于实际线形.修正后的成桥线形近似为各段悬链线与短直线段交替连续的混合线形.以三汉矶大桥为例,利用有限元法计算出索夹端面处主缆的主拉应力及索夹相对转角,代入WYATT公式,计算出主缆在各个索...     

悬索桥恒载作用下缆索线形及内力的计算方法

探讨悬索桥恒载作用下缆索线形及其内力的计算方法。先用悬链线公式给出主缆的近似位置,然后通过对结构进行拆分、组合的分析过程,给出缆索成桥线形及其内力的计算步骤。对润扬大桥悬索桥的成桥状态进行分析,并与竣工实测数据进行对比。结果表明,该方法可以获得较准确的计算结果。