基于EBE的Bi-CG迭代法求解Navier-Stokes方程的并行计算

阐述了用有限元求解流场不可压Navier-Stokes方程时，基于单元接单元（Element-By-Element,EBE）技术的并行双共轭梯度法(Bi-CG)。在国家高性能计算中心（成都）的曙光2000并行系统上，采用MPI消息传递实现了此种算法，计算定常三维空穴水域流场，取了较好的加速比。由于不需存储系数矩阵，在很大程度上节省了内存，大大提高了求解流场问题的规模。     

桥梁结构非线性实体有限元建模

桥梁研究中有一些特殊的分析,不仅需要考虑结构的非线性问题,而且要用实体单元模型计算关键点处的应力-应变状态。鉴于考虑非线性的实体有限元模型在桥梁工程中应用较少,为了提高计算模型的可靠性,分析和讨论了这种有限元模型构建过程中应该注意的若干问题,包括几何模型的选择、非线性本构关系的选择、边界条件的处理、荷载的施加、单元类型的选择和网格划分、非线性算法选择等。最后基于这些探讨,以一个钢-混组合梁为例,用非线性实体有限元法对其进行了承载能力极限状态的模拟,软件的输出数据与实验实测结果吻合较好,这证明了在一些特殊的桥梁结构分析中,采用考虑非线性的实体单元模拟是可行的。     

Development of 2D hybrid equilibrium elements in large increment method

As a force-based finite element method (FEM), large increment method (LIM) has been developed in recent years. It has been shown that LIM provided prominent advantage of parallel computation with high efficiency and low time consumption for member structural system. To fully utilize its advantage in parallel computation, it is the time to extend LIM to 2D and 3D continua analysis. In this paper, a 2D finite element library with the capability of modeling arbitrary configurations is developed. Some illustrative numerical examples are solved by using the proposed library; the obtained results are compared with those obtained from both traditional displacement-based FEM and analytical solutions, which has clearly shown the advantages of LIM.     

Mapped Displacement Discontinuity Method: Numerical Implementation and Analysis for Crack Problems

The displacement discontinuity method (DDM) is a kind of boundary element method aiming at modeling two-dimensional linear elastic crack problems. The singularity around the crack tip prevents the DDM from optimally converging when the basis functions are polynomials of first order or higher. To overcome this issue, enlightened by the mapped finite element method (FEM) proposed in Ref. [13], we present an optimally convergent mapped DDM in this work, called the mapped DDM (MDDM). It is essentially based on approximating a much smoother function obtained by reformulating the problem with an appropriate auxiliary map. Two numerical examples of crack problems are presented in comparison with the conventional DDM. The results show that the proposed method improves the accuracy of the DDM; moreover, it yields an optimal convergence rate for quadratic interpolating polynomials.     

车身NVH性能有限元分析与实验分析对标

对目前汽车NVH性能有限元与试验分析进行了简要介绍。说明了有限元与试验分析的理论和基本内容。基于某车型白车身的有限元噪声传递函数分析与试验噪声传递函数分析对标,指出在试验与有限元分析过程中所要注意的问题。     

有限元元计算环境DPFEM的研究

利用Java语言对已有的有限元软件进行对象包装,并利用公共对象总线技术(CORBA)将它们包装成为可以远程调用的分布式计算组件,通过Java和CORBA的有机结合实现了异构网络平台上的有限元程序的互操作.在此基础上,给出了分布式有限元并行计算环境DPFEM(Distributed Parallel Finite Element Mehtod)的框架模型,实现了有限元元计算的原型.     

40m上承式钢板梁桥加固前后动力特性研究

从理论上对钢板梁桥横向加固效果进行了定性分析,并应用大型有限元分析软件AN-SYS建立了加固前后桥梁结构的三维空间有限元模型。通过模态分析获得了加固前后结构前10阶自振频率和振型,并对几种方案的加固效果进行了定量分析,得出有意义的结论。     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.     

无限元在岩土工程数值分析中的应用

介绍岩土工程数值分析中常用的无限单元的坐标变换式和位移函数,并对一具有精确解的平面问题进行常规有限元分析及有限元与无限元耦合分析。研究表明,引入无限元分析无限域或半无限域问题具有更高的精确性,且节省计算工作量。     

不同腭穹隆形态上颌全口义齿三维有限元模型的建立

目的建立三种不同腭穹隆形态及牙尖斜度的上颌全口义齿及其下支持组织的三维有限元模型。方法根据三维坐标测量数据,在计算机上采用MATLAB6.1和ALGORFEAS软件建立三维有限元模型。结果得到尖、平、凹三种不同腭穹隆形态,牙尖斜度分别为0°、20°、30°的上颌全口义齿及其支持组织的三维有限元模型。结论该模型的建立为在不同加载方式下三种腭穹隆形态及牙尖斜度的上颌全口义齿基托及其下支持组织的应力分析奠定基础。     

高速受电弓-接触网系统动态受流性能的仿真分析

采用了MSC-MARC软件对受电弓-接触网系统的动态受流性能进行了仿真,分别建立了接触网和受电弓两个子系统的有限元模型,通过接触实现了两个子系统的耦合,进行弓网的动态分析．通过仿真,将低速下得到的结果与国外的结果相比较,验证了软件分析结果的正确性．针对高速铁路一种受电弓-接触网的设计参数,对弓网之间的相互作用进行了分析,得到了高速下接触网的动态抬升量,接触压力和离线率,通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好的受流．对高速受电弓与接触网的相互作用进行了大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下受电弓与接触网不同参数的配合奠定了基础．     

大跨度拱桥缆索吊装系统的稳定性有限元分析

基于结构稳定理论,介绍了在结构稳定性分析中有限单元法的求解原理及求解过程.以彭水乌江大桥缆索吊装系统为工程背景,考虑起吊、运输等状态,及风荷载,按塔架的最不利受力组合进行分析,对其塔架的稳定性进行有限元分析,通过多次迭代求解得出了该吊装系统在最不利施工工况下塔架的屈曲临界荷载系数和失稳模态,为该桥的施工控制提供了理论基础.     

Characteristics of new-type energy absorber for vehicle collision

A new type energy absorber was introduced, which is composed of thousands of thin ring plates with different diameters. Because it can switch the impact to thousands of shearing actions among thin ring plates inside the absorber, the impact energy is decentralized and dissipated gradually, the impact acting time is extended and the peak of acceleration is reduced obviously. Numerical simulations by finite element method (FEM) coupled with smoothed particle hydrodynamics (SPH) method were preformed to predict the energy absorption characteristics. Energy absorption ability with different impact velocities was studied and the effects of thickness and material of ring plates were discussed. The sled crash test was carried out to validate the result of simulations. The new type absorber is effective for collision that impact velocity is lower than 40 km/h.     

大跨度拱桥缆索吊装系统的稳定性有限元分析

基于结构稳定理论,介绍了在结构稳定性分析中有限单元法的求解原理及求解过程.以彭水乌江大桥缆索吊装系统为工程背景,考虑起吊、运输等状态,及风荷载,按塔架的最不利受力组合进行分析,对其塔架的稳定性进行有限元分析,通过多次迭代求解得出了该吊装系统在最不利施工工况下塔架的屈曲临界荷载系数和失稳模态,为该桥的施工控制提供了理论基础.     

Finite Element Methods for Coupled Stokes and Darcy Problems

We derived and analyzed a new numerical scheme for the coupled Stokes and Darcy problems by using H(div) conforming elements in the entire domain. The approach employs the mixed finite element method for the Darcy equations and a stabilized H(div) finite element method for the Stokes equations. Optimal error estimates for the fluid velocity and pressure are derived. The finite element solutions from the new scheme not only feature a full satisfaction of the continuity equation, which is highly demanded in scientific computing, but also satisfy the mass conservation.     

铸件凝固过程中温度场的数值模拟

为了掌握铸件凝固过程中温度场的变化规律以提高铸件质量，采用有限元和有限差分相结合的方法离散铸件凝固过程非稳态热传导方程的空间和时间变量，得到了关于金属铸件和铸型温度的代数方程．用二部法模拟铸件与铸模问的耦合，用迭代法求解离散后的代数方程组，并利用变时间步长技术提高计算效率；用热传递系数模拟铸件与铸型间的热传递，铸件冒口及铸型与冒口接触部分节点都当作内部节点，铸型与外界的换热按热对流和热辐射2种方式处理，忽略充型对凝固过程的影响，铸件材料潜热释放采用线性模型．算例结果表明，所用方法能有效地模拟铸件凝固过程中温度场的变化规律．     

大跨度曲线梁桥状态空间法分析

介绍状态空间法的基本理论、计算动力响应迭代格式和状态转换矩阵的算法。在有限单元法和状态空间法理论的基础上用MATLAB-SIMULINK仿真分析高架曲线长桥的地震反应,并和ANSYS软件分析结果进行对比验证。     

半刚性基层表面裂缝影响因素

为了减缓半刚性基层表面收缩裂缝,应用有限元软件ABAQUS,通过建立8结点等参单元有限元模型,对影响半刚性基层表面裂缝产生的各因素进行了力学分析。计算结果表明：材料的温缩系数越大,对降温的敏感性就越强;材料的干缩系数越大,对失水率的敏感性就越强;基层表面裂缝尖端的应力强度因子与基层温缩系数、干缩系数和基层弹性模量呈线性增长关系。故在基层的设计和施工中,应减小混合料的温缩系数及干缩系数;在强度达到要求的情况下,结合料含量取低限;基层铺筑7d内应避免重车碾压,需加强洒水养生和保温、保湿等措施。     

汽车行驶记录仪与收放机固定支架的有限元分析

介绍了用HyperMesh进行有限元分析的流程,讨论了前处理中应注意的几个问题,并以某公司汽车驾驶室行驶记录仪与收放机固定支架为研究对象,利用HyperMesh建立其有限元分析模型,分析了该汽车驾驶室行驶记录仪与收放机固定支架的刚度和强度,验证行驶记录仪与收放机安装固定方式能否满足强度要求,同时也为结构的改进设计提供了理论依据。     

新型玻璃幕墙式登机桥结构有限元分析

以ANSYS有限元分析软件为工具，对机场新型玻璃幕墙式旅客登机桥的结构进行有限元分析，得到结构在3种工况下的应力和变形，并对结构的强度和刚度进行了校核，在此基础上对结构作了相应的改进，使其满足设计要求．另外，还对有限元模型建立和载荷处理中的耦合及载荷的近似问题进行了探讨．