基于人工可压缩方法的后台阶绕流数值模拟

针对二维后台阶绕流采用人工可压缩方法进行数值模拟，方程的离散采用有限体积法．为了消除离散求解时可能产生的数值振荡，在离散方程的右端人为增加四阶人工耗散．在Re=45，60，90等低雷诺数下的数值试验结果表明，人工可压缩方法和有限体积离散方法联合进行数值模拟的可行性；在低Re的情况下，伪可压缩系数α取小的值会对方程求解的稳定性更有利．在其它参数取值相同的情况下，还分别针对加入和不加人人工耗散两种情况进行模拟，结果表明人工耗散的加入使迭代余量的绝对值明显减小，也就是从一定程度上消减了数值解的振荡．文中同时在数值试验的基础上提出了人工压缩系数的参考取值范围．通过采用上述方法对后台阶绕流进行模拟，模拟结果和商用软件PHOENICS3．2在相同条件下模拟结果基本吻合，表明了该方法的可行性．     

车辆-高架桥耦合系统竖向振动分析车辆轨道新模型

针对CRTS Ⅱ型无砟轨道-桥梁轨道结构的特点,建立了列车-无砟轨道-桥梁耦合振动新模型。整个系统离散成一个多节点的轨道单元和具有二系悬挂的动轮单元,基于有限元方法和Lagrange方程,建立列车-无砟轨道-桥梁时变系统竖向振动方程。该模型具有程序编制容易、计算效率高的特点。作为应用实例,计算得出了两车通过时随机不平顺条件下轨道桥梁结构的动力特性,说明新模型正确可行。     

基于区间摄动理论的隧道结构响应分析

基于区间摄动理论,针对隧道结构不确定量,结合基于单元的有限元方法,建立了隧道结构区间求解模型.该模型采用8节点等参元进行离散,同时考虑物理参数不确定性、材料非均质不确定性和荷载不确定性,利用区间有限元方法,对模型进行了不确定性分析,得到了隧道结构静力响应的区间范围,并将结果与ANSYS软件分析结果相对比.数值结果表明该模型在求解隧道结构不确定性问题是有效的、可行的.     

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.      

大跨度斜拉桥梁塔几何非线性耦合分析

讨论了大跨度斜拉桥的几何非线性行为的处理方法,针对梁-柱非线性大位移问题考虑梁-柱之间的相互作用,推导了梁单元有限位移描述的有限元格式,建立了以修正拉格朗日法为基础的非线性有限元方程,并通过算例验证了该方法和程序的正确性和有效性。     

基于Kelvin链率型模型的混凝土徐变有限元计算

基于混凝土徐变固结理论,推导出一种计算混凝土徐变的递推格式,递推过程可以结合使用有限元商用软件来完成.首先,基于Kelvin链模型,将徐变Volterra积分方程转化为率型徐变积分微分方程;其次,将时间进行离散,通过引入中间变量,把率型徐变积分微分方程转化为可递推计算徐变方程;再次,使用可递推计算徐变方程,结合应力应变...     

显式有限元法在车辆耐撞性研究中的应用

基于连续介质理论，通过建立车辆碰撞的控制方程，在此基础上得到与控制方程和边界条件等效的“弱积分”形式。通过空间和时间的显式离散，得到了车辆碰撞的有限元方程。采用动力显式积分方法，使位移计算显式化，避免了由材料、几何、边界高度非线性因素引起的计算收敛问题，并讨论了薄板单元的Courant稳定性条件。提出了“端部吸能结构纵向压缩变形、纵向吸能”的耐冲击结构设计的思路，并对算例进行了数值模拟。结果表明，该设计方法可以实现车辆结构自身被动安全保护的目的，显式有限元数值模拟方法是车辆耐撞性研究的有效方法之一，但是需要进行部分撞击试验，进一步修正模型后提高其分析精度。     

弹性结构静荷载反问题的遗传算法

介绍了遗传算法与有限元分析相结合的方法，用来解决反问题中结构静载荷的计算．首先，由连续介质的弹性力学反问题延拓出离散的有限元数值模型，然后将结构上有限个观测点的测量值带入数值方程，利用遗传算法解决不适定问题，最后，经迭代反算出施加在结构上的荷载大小．编制了相应的计算程序，给出了计算算例．对算例的分析表明：遗传算法与有限元分析相结合可以有效、稳定地反算出未知荷载的大小。     

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。     

基于CR列式的壳屈曲分析

为解决薄壁结构屈曲分析的非线性计算问题,针对壳单元大位移、小应变分析,提出了基于更新拉格朗日CR列式的计算方法.该方法采用更新拉格朗日列式建立壳单元在大位移下的平衡方程,利用能量原理得到单元刚度矩阵.求解过程中,采用极分解方法计算变形后单元的随动坐标和单元节点的刚体转动;引入有限转动理论,从总位移中扣除刚体位移,得到节点变形,进而采用小应变理论计算单元应力,得到当前荷载步下的单元状态.最后,通过编制的程序对2个薄壳结构受力后的屈曲行为进行了分析.算例表明,用基于CR列式的非线性分析方法求解壳失稳问题具有较高的效率和精度.