关于有限元法中改进的等参变换

1.引言等参元在有限元计算中已经获得了巨大的成功,然而等参元的缺陷和问题,也早已引起有限元研究工作者的注意。Zienkiewicz指出,对于抛物型单元,边中节点必须处于相邻角点间距离的中间三分之一内,且必须检查雅可比行列式,从而保证计算的有效     

等参元逆变换算法在渗流—位移耦合场分析中的应用

在渗流 -位移耦合场分析中应用等参元逆变换算法解决了两个场之间的数据传递问题 ,所提出的逆变换算法是基于解析性质的新算法 ,具有简便、高效和高精度的特点 ,便于在实际工程中应用。     

线性等参单元逆变换的几何二分法及其修正

在证明线性等参单元的一个几何特性的基础上,提出了线性等参单元逆变换的几何二分法。几何二分法简单易行,避免求解高维高次非线性方程组。在几何二分法基础上,提出一种修正措施以消除畸形单元对所求结果的影响,几何二分法及其修正措施克服了以往方法存在的缺点,两个实例验证了由几何二分法及其修正措施进行等参逆变换的正确性。     

非匹配结点的有限单元等参插值方法及其应用研究

针对两零件的异构网格单元结点在接触界面不能相互匹配导致结点属性不能连续过渡和传递的问题,提出非匹配结点的有限单元等参插值方法,通过构建非匹配结点的形函数和修正原结点的形函数,将结点属性值的影响范围限制在可控的局部区域,从而实现两异构网格结点属性在接触界面的连续过渡和传递。通过两个异构的四边形单元网格的结点属性在接触界面的过渡实例和啮合齿轮的接触分析应用,验证了该方法的正确性和有效性。     

平面4节点广义等参单元

在文献[1]建立的广义平面矩形单元的基础上,建立了平面4节点广义等参单元,并进行了深入研究,包括分片试验、单元的变形模态以及形函数的影响等.通过典型算例,对单元的性能进行了检验,数值结果表明,常规情况下建立的广义等参单元较传统单元具有更高的计算精度.     

关于广义等参有限单元的讨论

研究了新近提出的广义等参单元,讨论了这一新方法与现有方法的关系,提出了一个建立广义有限单元的一般性方法。     

一类指数型间断函数的嵌入非连续等参有限元法

在嵌入非连续有限元的基本思想下,提出一类附加位移形函数———指数型间断函数,来模拟由于非连续结构,如裂纹和节理,所导致的位移不连续规律,该附加函数是以到间断处的垂直距离为自变量,且随距离的增大而呈指数衰减的函数.指数型间断函数具有在数学上的便于积分和求导的优点,且比阶梯间断函数更能反映实际破裂后的变形情况.本文用弱解形式推导了嵌入非连续有限元格式,编制了二维4节点和三维8节点的嵌入非连续等参有限元程序,并分别给出了算例.算例表明在模拟裂纹追踪时,指数型间断函数的嵌入非连续等参有限元法可行且有效.     

改进四节点等参单元在一步成形模拟中的应用

在基本上不增加计算量的前提下,进一步提高一步成形逆有限元法的模拟精度,将四节点等参膜单元应用于一步成形计算,对空间四边形单元的四个节点可能不在同一平面引起的单元翘曲进行了修正,编写了计算机程序,对L形件进行了实际模拟,并将模拟结果与增量法模拟结果进行了比较,二者吻合较好.进而验证了本文方法的有效性.     

基于泰勒级数展开的区间反演方法

实际结构或构件的几何与材料参数总包含不确定性,在对结构计算模型进行精确分析时,有时需要对参数不确定性进行量化。本文提出了一种用于区间参数识别的反演方法,即基于泰勒级数展开式分别建立参数与响应的区间中值、区间半径的对应函数关系,并通过构建两个反演问题来分步识别参数区间中值和半径,以避免区间扩张现象和简化优化反演过程。通过数值质-弹系统初步验证了方法的可行性,然后基于一组钢板的动测数据,识别了钢板的几何及材料特性参数的区间范围。研究结果表明,本文方法具有良好的区间反演精度,能有效地避免区间扩张现象,可以用于实际工程区间问题的求解。     

等参元——修改等参元——最佳等参元

本文以二维问题为模型,建立了等参元、修改等参元和最佳等参元间的相互关系.给出了最佳等参元附加节点方程的解法.其数值解与理论分析一致.显示出修改等参元的许多良好特性.     

二维翼型亚临界定常流动的有限元计算

本文使用了曲四边形Ｈｅｒｍｉｔｅ等参元，通过变分有限元法，计算了二维翼型亚临界定常位势流动中的压力分布，数值计算结果与试验结果符合较好。文中还使用了有限元法中的局部线性化理论，插值出元素中心点密度去处理迭代过程中元素系数阵的计算，其结果与通常的有限元法计算相一致，但计算时间却大大减少了。     

引入工艺因素的汽车车身部件碰撞仿真分析

采用自主开发的高效快速的逆成形有限元分析方法和网格映射技术,并与碰撞仿真技术相结合,提出了引入工艺因素、又保证设计周期、提高碰撞仿真精度的汽车车身及部件"精细"仿真分析方法.以某轿车中的主要碰撞承载和吸能部件左前纵梁为例,采用一步逆算有限元法和LS-DYNA软件对其进行基于引入工艺因素的碰撞仿真分析.结果表明:为了提高碰撞分析的精度,在汽车车身碰撞仿真中需要采用考虑冲压成形效应的碰撞分析方法,其中影响程度最大的因素是等效塑性应变.     

有限元秩亏方程的最小范数问题

为避免因确定边界约束条件时的不同而引起的应力，位移解不一致问题，作者认为在无明显稳定边界情况下应用整体最小范数法解算有限元方程，如存在相对稳定边界，则可采用部分最小范数解，在一定条件下，最小范数解更能反映位移场的真实状态，并使计算误差分布均匀。     

等参局部平均随机场和Neumann随机有限元法

本文提出了二维连续平稳随机场的一种新的表述方法—等参局部平均随机场模型,并将它引入Neumann随机有限元法。算例表明,本文的方法是有效的且能提高精度和计算效率。     

应用变域变分有限元法解平面叶栅反命题

反命题作为一种可变(未知)边界问题近年来得到了广泛的研究.本文给出了亚声速平面叶栅反命题计算的势函数变域变分有限元解法.变域变分通过把可变边界结合在变分泛函中,使其与求解流场的控制方程结合起来,从而使可变边界求解和流场分析可以完全耦合进行.本文针对亚声速平面叶栅的反命题,根据泛函的驻值必要条件,介绍了变域变分有限元方法的求解过程,最后给出了两个数值算例.这两个算例均采用四节点矩形单元的插值基函数,第一个算例用于检验程序的可靠性,第二个算例设计了一个给定叶面马赫数分布的叶型,并与试验结果进行对照.     

基于泰勒展开的二阶层次分析法初探

经典AHP常用于武器装备效能或能力评估,然而经典AHP采用线性加权模型,即通过底层指标效能线性加权得到顶层指标效能,对非线性体系往往会引入较大评估误差,易产生决策性错误。为解决这一问题,本文以底层指标效能值等于1/2为展开点,给出基于泰勒展开的二阶加权模型,对线性体系,二阶加权模型可退化为经典线性加权模型;推导出二阶AHP的数学表达式,给出二阶AHP效能评估步骤,构建二阶AHP的基本框架。算例表明,二阶AHP评估结果相比经典AHP更接近于解析解,产生决策性错误的机率远小于经典AHP。