一种求解平面接触应力问题的光弹性—数值组合方法

本文提出一种求解平面接触应力最大值的光弹性—数值计算组合方法,仅从光弹性等差线上采集实验数据,然后用牛顿—拉斐逊技术与最小二乘法相结合计算出结果。文中推导了控制方程,阐述了方法,研究了实验数据取值区域、取值个数以及接触长度测试误差等因素的影响。用两类平面接触问题作为应用实例,结果符合工程要求的精度。     

无穷域势流问题的有限元／差分线法混合求解

提出了一种将有限元和差分线法相结合求解无穷域势流问题的算法。用两同心圆将求解域划分为存在重叠的有限和无限两个区域,在有限和无限域上分别用有限元和差分线法求解Laplace方程边值问题。用差分线法推导出的关系式修正有限元方程,求解该方程组从而得到原问题的解。本算法将求解无穷域问题转化为代数特征值问题和有限域内线性方程组的...     

2MeV注入器磁场设计与计算

用数值计算方法对２ＭｅＶ注入器上的外加螺线管线圈进行了设计和计算，最后提出在阳极杆部分另加外一反向线圈，得到了较佳结果，同时也给出了整个区域的磁场分布和在磁场作用下的电子束传输的束包络轨迹及束流参数等。     

弹性薄板分析的条形传递函数方法

提出一种用于矩形弹性薄板变形分析的条形传递函数方法．一个矩形区域首先沿某一个方向被剖分成若干个条形子域,分割这些子域的直线称为结线,在结线上定义位移函数,它是结线坐标的一维函数,结线的两个端点称为结点．为适应复杂边界条件,在边界结线上定义若干结点,该结线的位移函数用结点位移参数插值表示．每个条形子域的变形用结线位移函数和适当的插值函数（形函数）表示．结线位移函数和结点位移参数满足的平衡微分方程及代数方程由变分原理给出     

海洋平台K型管节点的疲劳裂纹扩展分析 II:数值分析

对于已含初始裂纹平台管节点的寿命预测很大程度上依靠应力强度因子的精确值,而复杂载荷条件下的节点应力强度因子的计算尚无参数方程直接确定。本文提出了一种含表面裂纹的K节点的有限元网格产生方法,即把整个K节点划分为几个子区域,每个子区域的网格具有不同类型的单元和不同的密度。这种方法在控制网格密度,尤其是控制沿着裂纹边缘单元的边长比方面有其独特的优越性,当所有子区域的网格自动产生后,容易得到整个结构的有限元模型。同时用J积分和位移外推插值法分别计算了一个K型节点沿着裂纹前缘的应力强度因子值,发现:试验得到的应力强度因子值和提出的模型计算结果非常吻合,证明了所提有限元模型的准确性。     

分区Lagrangian涡方法及瞬时起动圆柱初期流动的模拟

本文提出一种分区Lagrangian涡方法:将附着流动和分离流动分开处理,在附着区解边界层方层,只在分离区用涡方法解N-S方程。由于将尺度不同的区域分开了,求解分离区流动的涡方法中,每一时间步上物面引出的涡数在较小程度上依赖于Re数。这样,求解高Re数流动时,流场内的涡数,因而计算机内存和时间得以大大减小。用该方法计算了瞬时起动圆柱的初期流动,与实验结果比较相符很好。     

海洋平台K型管节点的疲劳裂纹扩展分析Ⅱ:数值分析

对于已含初始裂纹平台管节点的寿命预测很大程度上依靠应力强度因子的精确值,而复杂载荷条件下的节点应力强度因子的计算尚无参数方程直接确定.本文提出了一种含表面裂纹的K节点的有限元网格产生方法,即把整个K节点划分为几个子区域,每个子区域的网格具有不同类型的单元和不同的密度.这种方法在控制网格密度,尤其是控制沿着裂纹边缘单元的边长比方面有其独特的优越性,当所有子区域的网格自动产生后,容易得到整个结构的有限元模型.同时用J积分和位移外推插值法分别计算了一个K型节点沿着裂纹前缘的应力强度因子值,发现:试验得到的应力强度因子值和提出的模型计算结果非常吻合,证明了所提有限元模型的准确性.     

溅射MoS_2膜的特征形态及摩擦变化

溅射MoS_2膜显微结构的生长可分为与膜厚有关的三个阶段:(1)成核时形成突起,(2)等轴转化区域和(3)针状结构。每个生长阶段是依据微晶的大小、形状和排列方向来表征的。有效润滑膜的厚度是依据滑动试验时显微结构生长阶段来确定的,此膜在柱状结构区域有破裂的倾向,实际润滑由保留下的0.18～0.22微米厚的膜来完成。为了评价溅射MoS_2膜的完整性还提出了一种直观的方法。润滑性能是用擦抹前后的光学性能变化来识别的,微晶的取向导致所观察到的光学上反射性的变化。     

关于弹性动力学问题的应力计算

本文指出弹性动力学问题的守恒型差分格式仅仅是一种带积分近似的有限元。该格式相联缀的节点数较少,在规则网格内点上同于有限差分格式。其次,本文提出一种新的应力计算公式,在相同部分网格情况下,其精度高于有限元,而且应力解在小区域上满足运动方程。     

弹性半空间中相邻两结构在SH波作用下的动力响应

1 问题的提出与求解考虑图1所示的圆筒地铁结构.设两个相邻圆筒沿oz 轴方向为无限长,其纵向轴线平行于地表,并具有相同的横截面,相同的埋置深度和由相同的材料构成.现论述在SH 波作用下如何采用边界元和波函数展开相结合的方法来求解其动力响应.设将半空间分成三个区域:R_1(包括R_1~Ⅰ和R_1~Ⅱ,分别表示左右圆筒),R_2和R_3.对区域R_3用波函数展开法求解,区域R_1和R_2则用边界元法求解,通过区域之间的位移、应力连续条件,求出各边界上的位移和应力,从而通过边界上的位移和应力值,求解各域内任意点的位移和应力.     

结构性软土弹塑性模型的隐式算法实现

对于考虑软土结构性的高度非线性弹塑性本构模型,在采用Newton-CPPM隐式算法对模型进行数值实现的过程中容易出现Jacobian矩阵奇异和不收敛问题。为此,本文提出了两种改进隐式算法。考虑到Newton-CPPM隐式算法是局部收敛性算法,因此引入大范围收敛的同伦延拓算法对Newton-CPPM算法的迭代初值进行改进,形成了同伦-Newton-CPPM算法。考虑到Newton-CPPM隐式算法单个迭代步的计算量过大,因此借鉴显式算法的思想提出一种两阶段迭代算法,第一阶段先求出一致性参数,第二阶段采用类似于显示算法的方法进行回代得出状态变量的值。然后,以考虑软土结构性的SANICLAY模型为例,从弹塑性本构模型的组成和算法的特点两个角度分析了引起Jacobian矩阵奇异和不收敛问题的原因,并且在单单元计算的基础上,对全显式算法、传统隐式算法和两种改进隐式算法在计算收敛性、计算精度和计算效率方面进行了对比。最后,将同伦-Newton-CPPM算法和传统隐式算法用于地基承载力多单元计算中,结果表明该算法能够有效地解决Jacobian矩阵奇异和不收敛问题。      

A new multigrid algorithm for non-linear equations in conjunction with time-marching procedures

Full approximate storage (FAS) multigrid algorithm is the most commonly used multigrid algorithm for non-linear equations. The algorithm initially developed for steady-state equations was later extended to obtain steady-state solutions employing unsteady equations. In extending the FAS algorithm for the steady-state non-linear equations to unsteady non-linear equations, the FAS algorithm does not to take into account that the governing equations are typically linearized in time before they are solved. Thus, there is a scope to develop a new multigrid algorithm to apply the multigrid technique to the equations linearized in time. In the present work, such an algorithm is developed exploring this possibility and is implemented for two-dimensional incompressible and compressible flows coupled with explicit time marching procedures. The results of the new algorithm compare favourably with those of the FAS multigrid method and single grid.     

微机网络并行环境下杆壳组合结构动力特性并行计算

回顾了有限元并行计算发展的历史,阐述了微机网络并行计算环境的意义,给出了基于微机网络并行环境的杆壳组合结构动力分析并行算法,该算法包括杆壳组合结构总刚度矩阵和总质量矩阵的并行计算以及求解广义特征值问题的并行子空间迭代法的并行计算,在多台微机上安装PVM．使用Linux操作系统．构成分布式微机网络并行计算环境,将上述算法用于某型号飞机机翼及某型号挂架动力特性的并行计算,在该并行环境下的教值试验表明所给算法是非常有效的。     

基于混合遗传算法的动力系统阻尼参数识别方法

将动力系统阻尼参数识别反问题转化为非线性优化问题处理，提出了基于遗传算法的动力系统阻尼参数识别方法。为了提高简单遗传算法的计算效率和处理早熟问题，将模拟退火算法与遗传算法相结合，建立了混合遗传算法。数值计算结果表明，本文所建立的方法对于求解参数识别反问题和非线性优化问题是非常有效的，并且具有良好的鲁棒性和全局收敛能力。     

CABC–CSA: a new chaotic hybrid algorithm for solving optimization problems

Recently a lot of methods have been presented for solving optimization problems. In this paper, we are trying to propose a new hybrid algorithm for solving these kinds of problem. The proposed algorithm is based on chaotic artificial bee colony and chaotic simulated annealing, CABC–CSA. The chaotic artificial bee colony finds new locations chaotically. Actually, the proposed algorithm provides a combination of local search accuracy of simulated annealing and the ability of global search of artificial bee colony. Furthermore, we used a different method for generating the initial population. The proposed algorithm is validated using 12 benchmark functions. The results are compared with those of the artificial bees’ algorithm, the hybrid algorithm of artificial bee colony and simulated annealing and particle swarm optimization. Simulation results show the efficiency of the proposed algorithm.     

Computation of phase response curves via a direct method adapted to infinitesimal perturbations

A new numerical algorithm for computation of phase response curves of stable limit cycle oscillators is proposed. The idea of the algorithm originates from a direct method that is based on computation of the oscillator response to short finite pulses delivered at different phases of oscillations. Here we adapt the direct method to the case of infinitesimal perturbations and compare our algorithm with the standard algorithm based on the backward integration of the adjoint equations. In contrast to the standard algorithm, our algorithm does not require any backward integration and it is easier to program since a necessity of numerical interpolation for the Jacobian matrix is avoided. In addition, we demonstrate by examples that our algorithm is faster than the standard algorithm and this advantage is especially notable for weakly stable limit cycle oscillators.     

云环境下的大规模线性有限元并行实现

针对Hadoop MapReduce框架实现迭代算法效率不高的问题,提出了基于Spark RDDs(Resilient Distributed Datasets)的大规模线性有限元并行算法,探索在云平台上有效地实现迭代算法。在Hadoop+Spark实验室集群上,通过空间桁架进行算例验证,并与基于Hadoop MapReduce的线性有限元并行算法进行性能比较。结果表明,在本文搭建的集群上,基于RDDs的并行算法能求解15000000个自由度的空间桁架问题,远大于Hadoop平台上的3000000个自由度;对于小模型,Spark可获得200倍以上的加速比,对于大模型,获得7~8倍加速比。     

不同网格扭曲率下压力修正全隐算法——IDEAL求解性能研究

2008年,本文作者和陶文铨等提出了一种用于速度和压力耦合求解的高效稳定压力修正全隐算法IDEAL,该算法通过在每个迭代层次上对压力方程进行两次内迭代计算,完全克服了SIMPLE算法的两个假设,充分满足了速度和压力之间的耦合,从而大大提高了计算的收敛性和健壮性.为了进一步实现IDEAL算法的推广应用,本文基于三维倾斜方腔顶盖驱动流动,研究了IDEAL算法在不同网格扭曲率下的求解特性.研究发现,在不同网格扭曲率下,IDEAL算法的健壮性和收敛性均优于SIMPLE算法,特别在高网格扭曲率情况下,IDEAL算法求解性能更加优于SIMPLE算法.在不同网格扭曲率下,IDEAL算法健壮性保持不变,几乎可以在任意速度亚松弛因子下获得收敛的解,同时IDEAL算法最短计算耗时较SIMPLE算法减少了56%~89%,验证了IDEAL算法的优越性.     

A “telescopic” system in the calibration problem for strapdown inertial navigation systems

An algorithm for the bench calibration of strapdown inertial navigation systems is studied. This algorithm was developed at the Moscow Institute of Electromechanics and Automatics. A mathematical model for the calibration process is constructed. A method for representing the original calibration problem in the form of a standard estimation problem is proposed with the aid of a so-called “telescopic” system. On the basis of the original algorithm, a new calibration algorithm is constructed; this new algorithm allows one to improve the estimation accuracy for the parameters of accelerometer and gyroscope units. The maximum attainable estimation accuracy for these parameters is determined.     

An inversion algorithm for general tridiagonal matrix

An algorithm for the inverse of a general tridiagonal matrix is presented. For a tridiagonal matrix having the Doolittle factorization, an inversion algorithm is established. The algorithm is then generalized to deal with a general tridiagonal matrix without any restriction. Comparison with other methods is provided, indicating low computational complexity of the proposed algorithm, and its applicability to general tridiagonal matrices.