串联型粘弹-粘塑性沥青混合料本构模型的有限元分析

为将串联型粘弹-粘塑性本构模型移植到有限元计算中,使其能够对沥青路面结构与时间相关力学行为进行有效模拟和计算,通过编制材料子程序对本构模型进行了有限元实现。三维广义Maxwell粘弹性模型采用遗传积分进行表征,利用Prony级数特性推导出卷积方程的递推公式,在应变增量条件下更新应变,获得迭代过程的刚度矩阵;微分型粘塑性本构方程基于径向回退法建立积分子步下的变量演化方程,通过N-R迭代算法解决了收敛性问题,并利用本构模型的离散化推导,建立了整体迭代过程的一致切线刚度矩阵。通过典型算例对室内试验的与时间相关性行为对比分析,验证了有限元实现的合理有效性,为沥青路面结构计算提供理论基础和实例分析。     

脆（弹）性损伤本构的统一模型

基于连续介质损伤力学，本文提出了脆（弹）性损伤本构的统一模型。该模型从能量的角度来定义各向异性损伤张量，并采用能量等效假设来推导各向异性脆（弹）性损伤的本构方程。新模型可退化到Ｌｅｍａｉｔｒｅ的各向同性损伤模型。     

本构方程对6016铝合金板材成形极限影响分析

通过单向拉伸试验和半球形刚模胀形试验分别得到了6016铝合金板材的室温应力应变曲线和成形极限图(FLD),拟合应力应变曲线获得了Hollomon,Power和Voce本构方程.应用DYNAFORM软件进行了刚模胀形试验的有限元模拟,分析了三种本构方程对6016铝合金成形极限的影响.模拟结果和试验结果对比表明:本构方程的选择对铝合金板材成形极限有显著的影响,相比Power与Hollomon,采用Voce本构方程进行模拟能够更精确地预测铝合金板材的成形极限.     

连续梁桥车桥耦合振动分析的数值解法

将连续梁桥简化为二维的平面梁单元模型,车辆简化为五自由度二分之一车模型,分别建立车辆与桥梁振动方程;该方法以车轮接触处位移协调条件与相互作用力的平衡关系相联系,建立车辆与桥梁耦合振动方程,利用模态综合叠加法并结合Newmark-β积分格式进行迭代求解.通过本文数值解与解析方程的Runge-kutta法解进行对比,证明该方法确实有效可行.由于桥梁振动响应主要由若干低阶振动模态起控制作用,对于大跨度复杂桥梁,这就大大降低了矩阵的维数,提高了计算速度,且该方法对于不同类型桥梁具有很强的通用性.     

弹性波散射的逐次超松驰法

研究非均匀各向同性介质弹性波散射的逐次超松驰计算方法。首先通过波动方程的积分方程形式给出其数值计算的超松弛迭代格式，并在迭代过程中通过最小化目标函数逐步修正超松驰因子以加快迭代收敛的速度。圆柱形散射体散射场数值解与解析解的比较，证明了该方法的正确性。数值结果同时表明，该方法收敛速度比Born方法快得多，并可应用于复杂形状散射体散射场的计算。     

重构非线性热传导方程导热系数的反问题

研究了一个利用终端数据重构非线性热传导方程导热系数的反问题.首先利用有限体积法,得到了方程的差分格式,并证明了差分格式的稳定性.其次,利用有限差分格式得到了正问题的数值解.最后,通过Gradient型迭代方法对未知导热系数进行了数值模拟,数值结果表明未知导热系数重构的效果很好.     

大直径钢管砼中核心砼轴压本构关系研究

对现有的钢管砼中核心砼的本构模型进行了数值分析;通过不同直径试件的轴压试验,分析了直径大小对模型的影响,得到了适合于大直径钢管砼的核心砼本构关系.     

大直径钢管砼中核心砼轴压本构关系研究

对现有的钢管砼中核心砼的本构模型进行了数值分析;通过不同直径试件的轴压试验,分析了直径大小对模型的影响,得到了适合于大直径钢管砼的核心砼本构关系.     

沥青混合料等应变率压缩试验的时间依赖性模型

为描述沥青混合料在受力状态下的时间依赖性行为,以等应变率压缩试验曲线特点为依据,建立沥青混合料的可变量本构模型,并推导出不同加载条件下本构方程表达式.通过有效的数值拟合方法获取沥青混合料的本构模型参数,将该模型与三轴等应变率压缩试验曲线进行对比,两者吻合较好,表明可变量本构模型能较好地描述沥青混合料与时间依赖行为,对破坏失效后材料的力学行为曲线有较好地表述.利用拟合参数计算蠕变曲线,其计算蠕变曲线能成功地描述蠕变的第二、三阶段,曲线特点与应力、温度等条件相关,在高温度和高应力条件时达到一定应变条件时所需时间较短,同时稳定期随温度和应力的增加所经历的时间逐渐减少.     

变形诱导各向异性的循环粘塑性

本文提出了一个描述循环变形诱导各向异性的粘塑性本构模型，在该模型中，引入了各向异性变形阻力Ｑ，将Ｑ表示为椭圆型的参数方程，并给出了考虑加载历史影响的相应的演化方程。     

非线性最小二乘问题数值迭代法的统一模型及其不适定性

通过综合归纳在路面模量反算和测量平差等领域中求解非线性最小二乘问题的各种数值迭代解法,建立了非线性最小二乘问题数值迭代法的统一模型．根据不适定问题理论,结合非线性最小二乘问题,定义了非线性最小二乘问题的两种不适定性,对产生这两种不适定问题的现象进行了分析,并给出了实例．结果表明,在NLS问题上使用各种数值迭代解法时,需考虑其迭代过程的不适定问题．     

An Iterative Stabilized Scheme for Unsteady Incompressible Viscous Flow

An efficient iterative algorithm is presented for the numerical solution of viscous incompressible NavierStokes equations based on Taylor-Galerkin like split and pressure correction method in this paper. Taylor-Hood element is introduced to overcome the numerical difficulties arising from the fluid incompressibility. In order to confirm the properties of the algorithm, the numerical simulation on plane Poisseuille flow problem and liddriven cavity flow problem with different Reynolds numbers is presented. The numerical results indicate that the proposed iterative version can be effectively applied to the simulation of viscous incompressible flows. Moreover, the proposed iterative version has a better overall performance in maximum time step size allowed, under comparable convergence rate, stability and accuracy, than other tested versions in numerical solutions of the plane PoisseuiUe flow with different Reynolds numbers ranging from low to high viscosities.     

Nonlinear Dynamic Analysis of Three Dimensional Flexible Multibody Systems

The nonlinear dynamic problems of three dimensional flexible multibody systems are investigated. The elastic deformation fields of flexible space beams are decomposed into axial deformation and bending deformation, and described by each exact vibration modes in the body coordinate systems. The constrainted nonlinear dynamic equations are derived by using Lagrange multiplier method. A numerical procedure for solving the resulting differential algebraic equations is presented based on Newmark direct integration method combined with the modified Newton-Raphson iterative method. Numerical results verify the effectiveness of the proposed method.     

基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

应用达朗贝尔原理推导了两自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,提出用龙格-库塔法和NEWMARK法来求解车桥耦合振动问题。针对NEWMARK法提出了求解分离的车辆和桥梁运动方程组的分析策略:在每一个时间步长内进行迭代计算并将桥梁的振动平稳状态作为收敛条件。利用MATLAB结合两种数值计算原理分别编制了车桥耦合计算程序。算例分析表明:两种方法的计算精度都较高;采用NEWMARK法求解时,在每个时间步内迭代计算至桥梁振动平稳状态是有意义的。     

子矩阵约束下三类矩阵方程的对称正交对称迭代解法

讨论了子矩阵约束下三类矩阵方程的对称正交对称迭代解,利用广义共轭梯度法构造了迭代算法,并证明了算法的有限终止性.该算法能自动判定解的情况:当矩阵方程(组)相容时,得到矩阵方程(组)的解;当矩阵方程(组)不相容时,得到矩阵方程(组)的最小二乘解.     

线性代数方程组正交化列处理法

给出对任意的n×m阶相容性或不相容性线性代数方程组均有效的一种新的迭代算法 .证明了算法求解过程 .在经过m次迭代后 ,必然求得该方程组的理论上精确的解或最小二乘解 .分析了该算法的计算复杂度、数值稳定性和内在并行性     

高温下混凝土热-湿-气力学耦合数学模型

应用含有多相流体变形多孔介质的质量、动量和能量守恒方程，基于Gawin，Schrefler等的模型，建立了高温下混凝土热-湿-气力学耦合数学模型．考虑了混凝土多相系统中固体速度、饱和度乘蒸汽密度的空间梯度和孔隙压力空间梯度；并采用了广泛应用的描写非饱和土力学行为的力学本构和相应水力本构关系，为模型的进一步有限元分析打下了基础。     

A new algorithm for non-newtonian flow and its application in mould filling process

The simulation of injection molding process requires a stable algorithm to model the molten polymer with non-isothermal non-Newtonian property. In this paper, a staggered and iterative scheme is particularly designed to solve the velocity-pressure-temperature variables. In consideration of the polymer characteristic of high viscosity and low thermal conductivity, the non-Newtonian momentum-mass conservation equations are solved by the Crank-Nicolson method based split (CNBS) scheme, and the energy conservation equation with convective character is discretized by the characteristic Galerkin (CG) method. In addition, an arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) free surface tracking and mesh generation method is introduced to catch the front of the fluid flow. The efficiency of the proposed scheme is demonstrated by numerical experiments including a lid-driven cavity flow problem and an injection molding problem.     

Development of a nonlinear 3D solid finite element model for the calculation of bending moments of flexural members

A numerical model is developed in this paper to calculate the bending moments of flexural members through integration in 3D solid finite element analyses according to the nonlinear constitutive model of concrete and the elastoplastic constitutive model of steel, utilizing the stress condition of the cross-section, considering the destruction characteristic of reinforced concrete members, and based on the plane cross-section assumption. The results of this model give good agreement with those of the classical method. Consequently, we can also deduce the corresponding numerical expression for eccentrically loaded members according to the analysis method.     

高速冲击非线性有限元计算

在现有计算程序的基础上,引入有限变形几何框架及大变形条件下的Bodner-Partom本构模型。同时,利用实验数据确定了材料的物理参数。计算与实验对比说明,非线性几何计算及物理参数的确定方法可用于高速冲击过程。