一阶近似条件下求解二阶偏导数的方法及理论初探

<正> 1 问题的提出在平面二维湘流数值模拟中,其动量方程中的水平扩散项(二阶偏导数项)通常可以略掉不计.因为通过量级比较可以证明该项为二阶小量项.然而,对于地形比较复杂的局部区域,忽略二阶项的结果会使局部计算精度降低.另外,在解决泥沙扩散及污染物扩散等问题的时候,其扩散方程中的扩散项也是必须要考虑的.基于上述情况,二阶项的处理在数值计算中就显得尤为重要.     

海洋工程数值水池基准模型水动力特性数值模拟研究

我国正自开展数值水池自主研发研究,需要确定一代表性平台模型作为基准检验试验及数值模拟研究对象.本文针对设计的半潜平台基准检验模型建立了数值模型,进行了作业、生存和拖航三种典型工况下的水动力特性预报,获得了平台水动力系数、波浪中运动响应传递函数、关键点加速度传递函数等.将运动响应计算结果与现有第六代半潜平台的运动响应数值模拟结果进行了对比,趋势一致,验证了该模型作为基准模型具有一定的合理性和先进性.     

舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究

畸形波对船舶航运极具威胁,已引发多起海上事故,因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型,在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响,可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模,利用CFD生成数值波浪水池,并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析,从一定程度上反映畸形波的演化特性,并验证数值模拟的有效性。     

混流泵内流场的数值模拟

利用FLUENT软件,采用标准k-ε双方程紊流模型和SIMPLE算法对混流泵内部的三维紊流流动进行数值模拟.通过对其内部流动速度、压力分布的分析,揭示了其内部流动的主要特征,对其性能及改进提供相关信息.     

海岸河口水动力数值模拟的研究方向

海岩河口水动力数值模拟的发展新动向：（1）发展高、新、精、细模型；（2）开发多因素过程模拟；（3）建立与物模结合的复合模型；（4）实现智能型可视化模拟系统；（5）研制随机数值模拟。     

粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动力边界模拟方法的研究进展，这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

IMSL C#数值分析函数库在混凝土技术中的应用

介绍了IMSL数值分析函数库应用情况,详细论述了引用IMSL数值分析函数库求解混凝土技术问题的实现技术和方法.IMSL数值分析函数库几乎覆盖了工程技术所需的数学问题,引用IMSL数值分析函数库对于快速构建混凝土行业应用软件,具有重要的实际意义.     

Pragmatic regularization of element-dependent effects in finite element simulations of ductile tensile failure initiation using fine meshes

For the evaluation of the structural response in accidental scenarios like ship collisions, the simulation of tensile failure initiation is inevitable. Here, one difficulty is that the process of failure initiation is a very local process, which cannot be simulated in its details at present due to the computing effort which would be required. However, there are various approaches how the failure initiation can be simplified and simulated in finite element models of large thin-walled structures. A short overview of these approaches is given. A pragmatic approach, which is suitable for relatively small elements for the simulation of failure initiation in uniaxial to biaxial stress states, is chosen within this paper for further investigations regarding the applicability for thin-walled steel structures. Exemplary simulations with solid and, in particular, shell elements are used to demonstrate how the effects of element size and other element properties can be considered in the simulation of failure initiation. The focus is also on imperfections that are relevant in simulations with small elements. For this purpose, an indentation experiment is simulated with different imperfections.     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

船用夹层板系统水下防护性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,可应用于船舶防护结构设计中,提高其防护性能。文章基于非线性有限元软件ABAQUS,分析了SPS在水下爆炸冲击载荷下的结构损伤变形模式、吸能、速度、加速度响应等力学行为,并与传统船体加筋板架结构的防护性能进行对比分析;然后系统研究了不同冲击波工况下SPS的防护性能,并讨论了SPS结构参数对其防护性能的影响。研究结构表明,SPS对冲击波载荷具有较好缓冲及卸载效果;随着冲击因子的增大,SPS上下面板中心单元的应力和应变以及结构吸能都在相应增大,其中心点位移、速度和加速度也呈现出近似线性增长趋势;SPS存在最优结构匹配问题,需要进一步开展结构尺寸优化。     

新型艉轴密封装置的有限元分析与设计

利用ANSYS软件对新型艉轴密封结构进行了有限元分析。首先利用非线性壳单元、层合壳单元以及实体单元建立了艉轴密封结构的有限元模型,在此基础上确定了弹簧金属片的最大应力区域、得到了弹簧组结构的刚度曲线、补偿量-比压曲线,最后对艉轴密封结构在轴向、径向周期激励共同作用下的振动特性进行了分析,并讨论了弹簧金属片形状及厚度对结构密封性的影响。数值结果表明了该新型艉轴密封结构的实用性。     

横向载荷作用下夹层梁力学性能分析

在经典的梁弯曲理论基础上,通过对横向载荷作用下的夹层梁微元的受力分析,建立了夹层梁的力平衡方程和各层之间的变形协调方程,用解析的方法求出了表层正应力和层间剪应力表达式,并与三维有限元计算结果进行了比较,应力值的大小和分布都吻合较好.另外,还应用上述的解析法,讨论了夹芯的剪切模量、厚度对夹层梁抗弯刚度和层间剪应力的影响.     

Laser-welded web-core sandwich plates under patch loading

This paper presents an approach to the structural analysis of patch-loaded, laser-welded web-core sandwich plates. This approach is especially suitable for the concept design phase of ship structures. The method consists of two parts; the global bending response is evaluated using sandwich plate theory and the local response of the patch-loaded face plate is determined with the help of basic plate theory. Both analyses utilise analytical and numerical methods and include the effect of the rotation stiffness of the laser-welded T-joint between the face and web plate. Combining the results of these two analyses gives the total response of the web-core sandwich plate. The results of the proposed approach are compared to those given by 3D solid and shell element FE analyses and the agreement of deflections and normal stresses is found to be good. The sensitivity of the response to patch-load size, T-joint rotation stiffness, and plate aspect ratio is studied. The main benefits of the proposed approach are its short analysis time and the good accuracy of deflections and stresses. This considered advantageous when applied to the design of large ship structures such as hoistable car decks.     

Research on the Fragment Impact Resistance of a Composite Mast

Due to the unique structural mode and material property of a composite sandwich plate, related research such as fragment impact resistance of a composite mast is short of publication and urgent in this field. In this paper, the commonly accepted sandwich core board theory was modified. Damage caused by a fragment attack was simulated onto a sandwich plate model built with solid and shell elements. It was shown that shear failure and vast matrix cracking are the main reasons for outer coat damage, and tensio...     

局部加强的含裂纹板应力强度因子分析

对含裂纹板局部焊接加强板条的断裂问题进行了分析计算.考虑加强板条的横向刚度和纵向刚度的影响,将加强板条对裂纹板的作用力离散化为作用在沿加强板条方向的有限个作用点处,由含裂纹板的复应力函数解法进行求解.文中分别就加强板条位置和加强板条相对刚度对裂纹板加强作用的影响进行了计算分析.计算结果表明,加强板条纵向刚度对降低裂纹板的应力强度因子起主要作用,提高加强板条刚度有利于降低结构应力强度因子,提高结构承载能力.     

壳单元和实体单元模拟爆炸荷载作用钢板动力响应的差异性比较

以舰船舱室钢板为研究对象,利用动力分析有限元程序Ls-dyan,分别采用壳单元和实体单元2种建模方式对爆炸荷载作用下钢板的动力响应进行数值模拟研究.对比钢板的应力分布云图、中线上各点最大位移曲线图,发现2种方法计算结果与试验值大致吻合,采用壳单元建模在保证计算结果准确性的前提下可以大大提高计算效率.如何正确地选择单元进行分析是数值模拟很重要的一个环节,通过对壳单元和实体单元计算结果的初步对比,为舰船舱室数值模拟研究如何选取单元提供参考.     

等效刚度法计算波纹夹层板弯曲变形与应力

[目的]为探索波纹夹层板弯曲问题的计算方法,求解波纹夹层板的弯曲变形与应力,提出一种等效刚度法。[方法]将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性体,应用卡氏定理求解芯层的等效弹性模量,最后应用层合板理论计算夹层板的整体刚度。依据夹层板的整体刚度,求解正交异性板的弯曲平衡方程,计算出夹层板的弯曲变形分布;通过求出的变形,应用虎克定律,即可推导夹层板的弯曲应力分布。[结果]通过算例验证,与文献[7]的方法相比,本文方法计算的刚度误差为-6.98%;与有限元法相比,本文方法计算的夹层板变形最大误差为-2.01%,应力最大误差为3.63%。[结论]这种分层累加计算整体刚度的方法,不仅可避免完全直接采用文献[7]的方法计算刚度时的复杂繁琐推导,而且用于弯曲计算还可获得较好的精度。