基于边光滑有限元法的散射声场数值计算

针对采用有限元法计算声学问题时,数值离散误差会随计算频率的增加而增加的问题,通过光滑技术对计算域进行重新划分,重新装配总刚度矩阵,适当软化有限元模型刚度,从而有效降低数值离散误差,得到更精确的计算结果。     

基于浸没光滑有限元法的双圆柱体运动问题研究

本文采用浸没光滑有限元方法对二维流域内双圆柱体运动时的干扰问题进行研究.通过引入虚拟流体假设将流固耦合控制方程进行分解,采用新型光滑有限元方法离散固体运动方程,并用半隐式特征线分裂方法(CBS)求解不可压缩粘性流体N-S方程,流固相互作用力通过虚拟流体域进行计算.结果表明该方法能很好地模拟双体运动干扰作用及引起流场特性的变化.     

基于光滑点插值方法的三维流固耦合问题研究

基于浸没式光滑点插值方法(IS-PIM)解决置于不可压缩粘性流体域内大变形非线性固体的三维流固耦合问题。流体域控制方程(N-S方程)采用半隐式特征分离法(CBS)进行求解;基于显示时间积分,采用光滑点插值方法(S-PIM)求解非线性固体的瞬态动力学响应。针对虚拟流体,采用虚拟流体具有真实流体的物理属性和固体的运动属性两项假设实现流固耦合条件的连续。相关数值研究表明,浸没光滑点插值方法具有在三维流固耦合问题中准确模拟固体运动或变形和流动的能力。     

基于面元法及有限元法耦合的螺旋桨强度计算

为了保证螺旋桨具有足够的强度,使其在正常航行状态下不至于破损或断裂,提出了一套新的螺旋桨强度预报方法,其要点是将流体力学中的面元法和结构动力学中的有限元法相结合,进行螺旋桨强度预报。通过40个实桨的静强度计算,给出民船螺旋桨静强度校核的安全系数,为预报方法的实用化奠定了基础。计算结果也为后续的民船螺旋桨设计提供了借鉴和参考。     

基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注.文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟.首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩.     

基于声学有限元的喷水推进器流道声传播特性研究

喷水推进器进口流道、推进泵泵壳和喷口构成了一个复杂曲面过流流道,文章针对该流道结构的声传播特性问题,研究了用于声场计算与分析的声学有限元法,并进行了仿真实验。文中建立了喷水推进流道的声学有限元模型,在COMSOL环境中仿真分析了偶极子声源在某型喷水推进器流道中的声传播特性。仿真结果表明：受流道截止频率影响,315 Hz频率附近的噪声不能向进口流道入口方向传播,而在喷口处呈现较高的辐射噪声级;5 kHz频率以下,传递损失有随频率增加而逐渐减小的趋势,但随着频率升高,传递损失有逐渐增加的趋势。     

基于非线性有限元法的船舶冰区破冰数值模拟

应用非线性有限元法进行了破冰船冰区破冰数值模拟。通过比较数值模拟结果和试验结果,对冰体材料模型进行了验证;采用该冰体材料模型,对破冰船以不同航速在不同厚度的层冰中破冰航行时的动态响应进行了数值研究,给出了破冰过程中层冰的变形、冰力的大小以及冰的变形能和动能变化,分析了船速、冰层厚度对破冰阻力的影响。该研究结果对分析破冰船在层冰中破冰时的动态响应特性具有一定的参考价值。     

基于混合法的内部结构声分析

有限元法（FEM）是广泛接受的分析耦合结构声（SA）系统动力响应的预报工具。由于随频率增加计算模型也增加导致基于单元的方法在实际中约束在低频段。一种替代方法是基于间接Trefftz法的基于波动方法（WBM）。但WBM的不足之处在于高计算效率只针对中度复杂的几何模型。为了利用两者的优势：FEM的广泛应用和WBM的高收敛特性,提出了混合FE-WB预报法（FEM-WBM）。基本原理是将FE模型中较大且几何简单的部分采用WBM代替。得到的耦合模型仍具有较少的自由度。简要描述了FEM、WWBM以及混合FEM-WBM的理论基础。最后将该方法应用于一个简单的结构声模型,理论分析结果与数值仿真计算结果吻合较好,该混合方法有潜力覆盖中频段。     

船电设备电磁工程学的有限元法研究

论及船舶电工设备电磁工程学的基础理论——电磁场数值分析方法。提出了有限元原理的一种新的证明方法，其命题为：在磁阻连续或间断的区域中，磁场边值问题（非线性Ｐｏｉｓｓｏｎ方程）总是等价于条件变分问题（能量泛函取极小值）。     

基于有限元法的船舶轮机叶片改进设计研究

为了对船舶轮机叶片进行改进优化,本文通过建立的叶片有限元模型,计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据,并对应力和应变数据进行可靠性分析,同时为了保证轮机叶片的正常工作,通过对轮机叶片的材料进行改进,利用多物理场有限元仿真软件COMSOL,计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比,对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。     

应用分形有限元方法于外域辐射和散射声场分析

应用二级分形有限元方法计算了外域声场.用一人工边界把外域声场分为两部分,人工边界以内使用常规有限元方法,人工边界以外的无限大区域使用分形有限元方法.使用分形有限元方法,一方面形成几何自相似网格使得相邻层之间的单元刚度矩阵和质量矩阵具有非常简单的关系,另一方面引用自动满足无限远辐射条件的全域插值函数把节点自由度变换为一组广义坐标,因而计算量可以大大减少.数值计算结果表明:该方法对于计算无限大外域声场是有效的.     

基于有限元法的柔性靠船桩设计分析

选取广州港某扩建码头中使用的柔性靠船桩作为工程实例,采用P-Y曲线法,利用通用有限元软件ANSYS对柔性靠船桩进行受力分析;同时土体采用Mohr-Coulomb模型,利用有限差分软件FLAC建立实体土单元与柔性靠船桩相互作用模型进行桩的受力复核,并将二者的计算结果进行对比分析,得出较为合理的设计成果,为港工设计人员提供有效参考。     

三维有限单元法在大型船闸闸首设计中的应用

合理确定闸首结构的内力是保证船闸结构系统稳定和安全的关键,也是闸首混凝土配筋设计的重要依据。使用ABAQUS有限元分析软件,建立某大型船闸下闸首三维有限元计算模型,分析了不同工况下闸首的应力分布规律及变形特点。编制了由应力反求内力的计算程序,得到各控制点的内力分布情况,并与规范算法结果进行对比,结果表明:规范算法偏于安全,有限单元法充分考虑了位移的协调和结构变形的整体性,计算出的内力更加符合大型船闸闸首实际受力情况。     

漂浮耐压体的有限元分析

潜艇的集体逃生舱是一种新型脱险装置,可有效地提高失事潜艇艇员的自救能力。本文在设计、计算中,采用求解结构的非线性屈曲问题,应用有限元分析软件ANSYS对漂浮耐压体结构进行有限元直接计算。     

基于CSR有限元分析球扁钢等效方法研究

基于CSR的油船有限元分析中,球扁钢不可以直接进行疲劳及屈曲计算,需将其等效为L型材或T型材。规范要求保证等效前后横剖面面积及惯性矩特性与原球扁钢相同。而且在利用PULS进行加筋板屈曲计算时对其加强筋（如扁钢、L型材及T型材）有尺寸比例限制。依据上述要求建立了球扁钢等效优化模型,并采用相应优化算法进行求解。实例计算结果表明,所用方法基本保证了等效结果满足规范要求,并可以进行屈曲计算,达到工程应用要求。     

基于有限元应力积分传递系数法的岩质边坡抗滑稳定分析

针对含非贯通软弱结构面的岩质边坡抗滑稳定问题,将有限元法与传递系数法结合,提出考虑主抗滑面位置搜索的有限元应力积分传递系数法。在弹塑性有限元法分析应力场的基础上,使用应力积分求得各滑裂面上的法向及切向力;在等安全系数条件下,模拟边坡失稳时剩余推力沿滑裂面依次传递到主抗滑面的过程并对各滑裂面建立极限平衡方程;最后结合Fortran语言快速搜索主抗滑面起点位置、倾角及对应的最小安全系数。通过算例分析发现：有限元应力积分传递系数法能精确找到主抗滑面的位置,并将边坡稳定性量化到一个具体的数值。克服了传递系数法只能进行刚性分析及需要假定主抗滑面位置的缺点,相比强度折减法也少了人为判定引起的误差问题,结果更合理可靠。     

基于有限元法的螺旋式环保机具仿真研究

相对常规清淤工程，生态清淤施工有挖泥精度高、减少底泥扰动、高挖掘浓度等要求。针对这一生产需求，研发出一款螺旋式环保机具。该机具挖掘的泥浆浓度理论上大于60%,满足施工要求。根据设计要求，机具关键结构的强度和刚度应满足所有作业工况需求，但无法通过数学计算直接进行验算。利用有限元法分析复杂结构，采用整体建模方法构建机具仿真模型，并采用枚举法分析各作用力，模拟不同工况下的应力和形变，评估机具的强度和刚度。研究表明，机具各结构强度和刚度均满足作业需求；同时发现，深度缸和调向缸的上、下铰点存在位移差，螺旋刀组轴远、近马达侧的变形量也不同；最后提出可通过设计万向节来实现液压缸变形补偿，以防出现液压缸结构损坏。     

基于蒙特卡罗有限元法分析运营中的厦门海底隧道荷载效应

文中在总结运营公路隧道的荷载特点、概括影响隧道荷载效应各种因素及其统计特征的基础之上,运用蒙特卡罗有限元法对厦门海底隧道海域Ⅳ类围岩下左洞某断面二次衬砌的荷载效应和弯矩的统计特征进行了计算和分析。研究结果表明：厦门海底隧道海域Ⅲ级（Ⅳ类）围岩下左洞某断面的二次衬砌结构最大弯矩发生在仰拱处,最大轴力发生在拱脚处;衬砌拱顶、拱腰以及拱脚和仰拱处的弯矩不拒绝服从对数正态分布;衬砌拱顶、拱腰以及拱脚和仰拱处的荷载效应不拒绝服从正态分布。     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

  目的  目前的轴系安装多采用手工吊装模式,安装过程需要耗费大量人力和工时,也不便于维修和调整。为提高轴系安装作业的自动化水平,设计一种特殊的六自由度并联式平台,用于实现轴系的智能安装。  方法  建立基于传感器的观测模型,利用三边质心定位算法对轴段进行定位,计算平台与轴段接触点的位置条件,通过分析平台各种工况极限位置条件得到轴段工作空间。  结果  据此可预估轴段安装现场工作空间的安全性,有效避免装配作业时不必要的损坏,  结论  为工程应用提供理论指导和技术支持。     

基于7.1m三体高速船总强度有限元分析

三体高速船作为一种新型高性能船,具有较好的稳性、强度和适航性,在内河和军事方面具有广泛的应用前景。本文以7.1 m三体高速船为例,采用MSC.Patran建立全船三维有限元模型,依据规范分13个工况进行直接计算和屈服校核。结果表明7.1 m三体高速船总强度满足规范要求。