航线自动设计时任务海区的离散化处理

海区的离散化处理是进行航路规划的重要环节之一,本文论述了海区离散化和网格点信息获取方法.采用船位误差作为网格大小的依据,分析了船位误差的影响因素和计算方法;论述了水深点信息获取和曲面拟合网格点水深信息的方法.     

基于无网格Galerkin方法研究混凝土损伤

采用无网格Galerkin方法来计算损伤问题与完全采用基于点的方法近似,不需要网格,避免了网格再生成的复杂过程,非常适合分析裂纹扩展、高速撞击和穿透等问题,具有广阔的应用前景.在众多无网格方法中,无网格Galerkin法以方法稳定、精度高、对离散点的不规则分布不敏感和最适合结构分析等优点受到了较多的关注.     

基于2D弹性理论的船舶板结构无网格技术

应用无网格局部Petrov-Galerkin法对船舶平直板结构进行了研究。运用最小二乘法和加权余量法来求解结构位移场量的逼近函数,给出了问题的控制方程和刚度方程。通过算例与有限元法计算结果进行了比较分析,验证了文章提出方法的正确性。文章研究对于分析船舶结构变形和应力具有良好的适用性。     

基于无网格Galerkin方法研究混凝土损伤

采用无网格Galerkin方法来计算损伤问题与完全采用基于点的方法近似,不需要网格,避免了网格再生成的复杂过程,非常适合分析裂纹扩展、高速撞击和穿透等问题,具有广阔的应用前景。在众多无网格方法中,无网格Galerkin法以方法稳定、精度高、对离散点的不规则分布不敏感和最适合结构分析等优点受到了较多的关注。     

DKQ弯曲单元的构造及应用

为了研究复杂载荷作用下薄板结构的受力,基于离散Kirchhoff原理,推导了三角形弯曲薄板单元的应变矩阵、刚度矩阵中的显式面积坐标积分方法,根据变分原理构造了任意四边形弯曲单元DKQ,引入对称及反对称畸变模式进行网格畸变敏感性分析,将DKQ弯曲单元与平面应力单元组合,得到了用于薄板分析的四边形平板单元,并编制了有限元分析程序。计算结果表明:相对偏移量从-0.18变化至0.18,反对称畸变模式下挠度最大误差为1.83%,而对称畸变模式下挠度最大误差为0.99%;对某地铁车体结构,计算结果与ANSYS结果误差在3.5%之内,这说明构造的DKQ弯曲单元对网格畸变不敏感,具备良好的位移解收敛性和计算精度。     

基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控

为了在自由曲面上生成形状规整、大小可控的三角形网格,提出一种基于气泡运动模型的网格自动生成方法. 将适量的网格点布置在离散化的曲面上,并模拟为弹性气泡. 引入气泡间的相互作用力和曲面对气泡的吸附力,得到各气泡的运动控制方程. 采用数值方法近似求解气泡系统的平衡状态. 将平衡后的气泡中心用曲面Delaunay法连接成曲面上的三角形网格. 在气泡模型中,通过相对半径函数控制各气泡的相对大小,进而实现对网格大小的调控. 通过在相对半径函数中考虑气泡中心到特定点或线的距离、参考线或曲面的曲率等因素的影响,生成网格大小与曲面特征相适应的三角形网格. 6个算例结果表明,该方法生成的网格形状规整、疏密有致,其形状质量指标都高于0.97;该方法为网格结构的设计提供了参考.      

一种新的焊接构架疲劳分析方法

为了在多工况下进行焊接构架多轴应力的疲劳强度评估,在直接法和投影法的基础上,将二阶张量坐标变换的性质应用于构架的多轴应力疲劳评估,提出了张量法.该方法将多轴应力转换到同一坐标系和同一截面下,根据获得的最大应力和最小应力进行疲劳评估.以某型转向架焊接构架为例,建立了该构架的有限元模型,计算结构在多工况下的应力,并用直接法、投影法和张量法计算了焊接构架的疲劳强度. 通过临界面法和Ncode软件的计算,验证3种方法的合理性.结果表明:考虑多轴应力方向的张量法明显优于另外两种方法,与Ncode计算结果误差最小,为4.42%.      

并行时域有限差分法网格自动剖分技术

为了构建适合于时域有限差分法求解的离散几何模型,摆脱大量繁杂的手工操作,提出了一种高效的大规模并行时域有限差分法网格自动剖分技术.该并行剖分方法将三角面元计算机辅助设计模型文件作为输入数据,能够自动建立包含多种介质的任意三维实体网格模型,且其并行执行过程中无需过多的数据交换,并行效率可达99%.基于该离散模型自动生成技术,采用时域有限差分方法,计算了含微带板的简易计算机机箱耦合效应,其计算结果与商用电磁仿真软件的计算结果相吻合,表明该剖分方法的准确性.最后,通过250个处理器核,并行剖分了网格规模约6亿的某真实计算机机箱模型,其并行剖分时间仅为0.2 s,验证了该并行剖分方法的高效性,表明该网格剖分技术能有效地解决大规模并行时域有限差分法的离散几何建模问题.      

热核实验反应堆重力支撑系统的有限元热-力耦合分析

根据热核实验反应堆重力支撑系统的结构特点,提出了重力支撑系统的有限元模型建模方法.应用 ANSYS软件,采用单元网格划分法,建立了该重力支撑系统整体三维有限元模型,通过热-力耦合分析,得出热核实验反应堆重力支撑系统在静载荷、热负荷、电磁力和地震载荷同时作用下各零件的最大Tresca应力及其所在位置.零件的强度分析表明:支撑系统各零件的最大应力均小于其相应的许用应力,满足ASME压力容器规范.     

轨道结构空间动力响应分析

建立了包含钢轨,轨枕,弹性垫层,道床和路基为一体的轨道结构空间分析模型。该模型将轨道的各个构件离散为不同的单元,然后组合各类单元进行整体分析,据此,开发了计算机程序ＴＤＡ。运用ＴＤＡ计算了各种算例,计算结果表明了本文计算模型及计算方法的可行性和实用性。     

基于NURBS的三维船体曲面重构

针对重大件货仿真系统中船体曲面造型问题，给出了基于NURBS(非均匀有理B样条方法)技术重构船体曲面的主要步骤。对于给定的船舶型值点，用累加弦长参数化方法构造节点矢量，用非均匀有理B样条方法进行横剖线和水线的全局插值，并构造出规整的船体曲面的插值点网格，进而重构出以NURBS为统一数学表达式的船体曲面。仿真结果表明应用NURBS方法重构出的三维船体具有高度真实感。     

移动最小二乘微分求积法解Helmholtz方程

用一种新型的数值方法--移动最小二乘微分求积法（MLSDQ）求解二维Helmholtz方程。MLSDQ方法是一种直接将微分方程离散的方法，它是将未知函数的各阶偏导数在离散点处的值用域内各配点的函数值加权组合来表示，权系数则直接用移动最小二乘Galerkin法中的形函数求导得到，通过MLSDQ技术将Helmholtz方程和相应的边界条件转化成为一组关于各配点位势的线性代数方程组，求解这组代数方程，便可得到各配点的位势，通过求解几个具有精确解的算例，讨论了方法的收敛性和数值精度，结果表明：该方法较适合于求解小波数的Helmholtz方程,对高波数的方程，需要设置大量的域内配点才能有较好的数值结果。     

内应力对结构模态影响理论及数值验证

采用有限元法,从具有内应力的单元物理方程出发,推导出内应力对刚度产生影响,进而建立了内应力对结构模态影响程度的表达式。以二节点杆件为例,通过对比有无内应力情况下刚度矩阵,证实内应力不仅影响结构刚度,进而使结构振动固有频率发生偏离。而且,还会滋生出新的振动模态,验证了内应力影响模态理论的准确性;以焊缝的残余应力作为内应力实例,船体舱段为结构实例,比较不同焊接残余应力水平下结构二阶垂向振动的频率,数值验证了内应力对结构模态的影响。     

基于不同格栅加筋层位的沥青路面加铺层结构应力分析

采用有限元软件对不同格栅层位对旧沥青路面加铺层结构应力应变的影响规律进行分析,探索格栅加筋在沥青加铺层结构中的最佳位置.通过计算得出:在只考虑整个加铺层底部的最大拉应力、拉应变的情况下,格栅设置在加铺层底部的抗拉效果比设置在其他层位要好;就沥青加铺层结构整体疲劳寿命来看,格栅铺设在加铺层厚度的1/6处比铺设在加铺层底部更能有效延长加铺层的疲劳寿命;同时通过理论计算得出应力吸收层与格栅加筋联合使用是提高加铺层疲劳寿命的有效方法.     

Mesh motion approach based on spring analogy method for unstructured meshes

Mesh motion strategy is one of the key points in many fluid-structure interaction problems. One popular technique used to solve this problem is known as the spring analogy method. In this paper a new mesh update approach based on the spring analogy method is presented for the effective treatment of mesh moving boundary problems. The proposed mesh update technique is developed to avoid the generation of squashed invalid elements and maintain mesh quality by considering each element shape and grid scale to th...     

基于CFD的30000吨载货教学实习船阻力数值模拟

为了对船舶阻力进行精确预报,选取30000 t载货教学实习船为研究对象,基于CFD对静水中不同航速的船舶阻力进行数值模拟,建立三维船体模型,采用局部加密进行网格处理,使用Standard k-ε湍流模型,利用VOF法追踪自由液面,将结果与船模试验数据进行比较表明,该方法计算速度快,成本低,预报精度较高,具有重要工程意义...     

集装箱船舶支线运输航线优化算法

以枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量为基础,分析了轴-辐式网络运输模式。以船舶最小总航行时间为目标函数,建立了混合整数规划支线集装箱运输模型。通过设计巡回路线方法实现杂交和变异,更新了解的构成,运用遗传算法求解模型。计算结果表明:当船舶容量为150 TEU时,在160次迭代后,总航行时间为708.6 h,航线数量为8条;当船舶容量分别为100、150 TEU时,在150次迭代后,总航行时间为714.6 h,航线数量为9条;对枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量进行方差分析,F检验统计量的概率值均明显小于0.05;对支线船舶容量和运营成本进行敏感性分析,增大船舶容量能够减小航线数量和运行时间,但增大了运营成本,增大枢纽港船舶限制时间能够减小航线数量;考虑航行时间和运营成本,当船舶容量为150 TEU时最合理。     

基于分解策略的计算网格资源分配优化

提出多种Agent分别代表用户、服务提供者、资源提供者相互协作解决网格资源分配优化问题.采用双层市场模型解决网格系统资源的最优调度,即网格用户Agent与网格服务Agent相互协作的服务市场,以及网格服务Agent与网格资源Agent所组成的资源市场.为了降低计算复杂性,将分配优化问题分解为两个子问题,分别在资源市场和服务市场中解决.在双层市场中两个子问题所获得的优化值即为主问题的优化值.     

Method to calculate resistance of high-speed displacement ship taking the effect of dynamic sinkage and trim and fluid viscosity into account

A method is presented to calculate the resistance of a high-speed displacement ship taking the effect of sinkage and trim and viscosity of fluid into account. A free surface flow field is evaluated by solving Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with volume of fluid (VoF) method. The sinkage and trim are computed by equating the vertical force and pitching moment to the hydrostatic restoring force and moment. The software Fluent, Maxsurf and MATLAB are used to implement this method. With dynamic mesh being used, the position of a ship is updated by the motion of ??ship plus boundary layer?? grid zone. The hull factors are introduced for fast calculating the running attitude of a ship. The method has been applied to the ship model INSEAN2340 for different Froude numbers and is found to be efficient for evaluating the flow field, resistance, sinkage and trim.