汽车覆盖件工具曲面有限元网格自适应转换方法

提出一种适用于汽车覆盖件曲面有限元网格转化和在单元水平上提高模拟精度的方法,将平面下通过合并三角形单元成四边形单元的有限元网格转换方法的应用范围扩展到曲面,并且降低了对初始网格形状的要求。算法的关键在于增加了对曲面相邻单元不同夹角情况下的处理和优化规则,以使其能够更好地拟合原始CAD曲面。     

基于有限元弹性变形运算的全六面体网格生成方法研究

以映射法为基础并结合网格划分经验,提出了原理简单的六面体网格生成新办法.该方法根据物体轮廓选择初始网格,设定表面结点强制变形到目的曲面,经由有限元弹性计算确定内部节点的位置.在检查全体单元质量以后,调整畸形单元从而生成目的网格.通过为一个复杂的马头门模型构建全六面体网格,最后证明了本文所述方法的可行性.     

复杂三维组合曲面的有限元网格生成方法

提出一种基于映射法的复杂三维组合曲面的有限元网格全自动生成方法。通过引入虚边界解决了闭合曲面在参数域中边界不完整的问题；通过调节虚边界提高了复杂组合曲面网格生成的质量。改进二维多边形区域的裁减算法，解决了闭合曲面在参数空间中的边界环形成问题。对曲面片公共边界进行统一离散化处理，以满足有限元网格的相容性要求。以边界表示(B—Rep)数据结构为基础，实现了组合曲面全自动网格剖分的总成算法．改进了曲面网格剖分布点算法，并结合局部连接、诊断交换等技术，优化了网格的整体质量。     

一种人—机结合的二维有限元网格生成方法

本文提出了一种人一机结合的二维有限元网格生成方法,可将在CAD环境下绘制的矢量型网格图形自动地转换为有限元分析时所用的结点坐标和单元组信息。此方法能完全按人的意图生成网格形状,但比人工划分大大节省时间,而且对计算机硬件要求甚低,在任何PC机上都可应用、     

基于ALE方法的3D充填流动模拟

基于任意拉格朗日-欧拉方法发展了三维充填流动的数值模拟方案.该方案采用ALE方法准确地追踪移动自由面的位置并避免了网格扭曲;基于移动最小二乘曲面拟合方法提出了移动自由面上网格节点重定位方法,将充填流动的网格更新过程简化为自由面附近的局部网格重划分过程,并通过分级多面体三角剖分实现,减小了网格划分的计算量,实现了实时网格生成.给出的数值算例结果表明了该数值模型对三维充填流动模拟的有效性.     

几何精确的非协调等几何NURBS有限元

本文尝试将传统的非协调有限元技术推广到等几何有限元领域,建立了基于精确几何的非协调等几何分析方法,旨在拓展等几何分析应用范围,以便于等几何分析技术能真正实现CAD和FEA的融合,从而真正实现了无需划分网格的目的。我们定义了非协调的NURBS几何（类似非协调元）,给出了NURBS曲面之间几何弱连续的充分条件,进而定义了非协调的等几何分析,将之归纳为带约束驻值问题,并用拉格朗日方法进行求解。两个算例证明这种方法的有效性。未来的工作主要是证明这种方法在不同几何连续性条件下的收敛性以及将之应用到更广的领域。     

有限元网格全自动生成的四分法

本文论述了有限元网格全自动生成的四分法。这种方法适用于任意形状的平面结构,且形体内部可以带有若干个任何形状的孔洞;自动生成的单元以四点元为主,边界辅以三角形元;该法还允许有限元网格局部加密,加密区交接处引入五点元,网格加密部位可以有若干处。有限元网格全自动划分算法在CAD工作站上实现,用人机交互会话方式控制输入/输出操作,方便、灵活、高效,可做为前处理器与任何一个有限元分析程序系统相联接。本文所采用的方法和数据结构,可以推广到带孔洞的在意形状空间形体,实现对更广泛的三维结构的有限元网格全自动生成,     

混凝土破裂过程的三维数值模型

利用混合同余法产生了随机变量,将混凝土中的骨料简化为球体,采用循环比较法将随机变量赋给球心坐标(X,Y,Z),实现了混凝土骨料的空间随机分布,最终建立了三维混凝土数值模型。对模型整体进行单元剖分,将骨料、砂浆、界面层分别投影到该有限元网格中,采用多次网格划分技术完成模型网格划分。通过对算例进行有限元计算,结果表明该模型基本上反映了混凝土骨料分布的实际情况,较好地模拟了混凝土的不均匀性与各向异性,验证了建立该模型的方法是可行的。     

大型飞机气动载荷向有限元节点等效分配的方法

将气动载荷分配到有限元节点上是工程实际中的一项重要而繁琐的工作.对于二维的翼面气动载荷,根据原始的气动压力点的压力值,采用样条曲面拟合的方法,拟合得到翼面压力分布曲面,由该曲面得到有限元节点上的压力值,再在有限元模型单元上积分得到有限元节点载荷供强度设计使用.大型飞机具有复杂的增升装置,增升装置的气动载荷可能是三维的,对于三维的翼面载荷,直接在气动网格上积分得到气动载荷的小块集中力,然后按照沿某一方向投影的方法,找到该集中力作用的单元,最后按照二次规划的方法,将其分配到有限元节点上.     

一种新的并行自适应网格有限元算法

给出了一种新的适用于流体力学问题的并行自适应有限元算法。首先，基于初始稀网格上获得的事后误差估算值，应用反复谱对剖分方法对初网格进行划分，使各子域上总体误差近似相等，从而解决并行自适应计算中的负载平衡问题。然后在各处理器上独立地求解整体问题，并进行指定子域上的网格自适应处理。最后将各子域上的自适应网格组合成一个整体网格，应用基于粘接元技术的区域分裂法在该网格上获得最终解。文末给出了数值实验结果。     

基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模及ADINA前处理在FLAC3D 建模中的应用

逆向工程技术作为一门新兴学科在复杂模型建模方面具有独特优势,并在许多领域得到了广泛的应用,在此基础上本文首次提出了基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模技术,使得建立模型达到既“可视”又“可算”的目的。利用现行大型通用有限元仿真平台(ABAQUS,AD INA,ANSYS等)良好的网格划分功能且具有与CAD /CAM软件有着良好的接口这一优点,对模型进行网格划分,然后转换为FLAC^3D能够接受的格式,从而克服了FLAC^3D在前处理建模方面的不足。以AD INA为例对相应的接口程序开发过程进行了阐述,将上述技术方法应用于工程实例,取得了很好的效果。     

Two-dimensional wave run-up analysis by selective lumping finite element method

A new finite element technique for the analysis of wave run-up is presented in this paper. In this finite element approach, the movement of the shoreline is expressed by that of the nodal points at the wave front, and an auto mesh generation technique is effectively used. The present method is tested by the comparison with the experimental result of a channel with uniform slope, and two numerical examples are reported to show the efficiency of this method. As a final example, the tsunami run-up caused by the 1983 Nihonkai-Chubu earthquake is analysed and compared with actual records of the flooded area.     

Simulation of liquid sloshing in curved‐wall containers with arbitrary Lagrangian–Eulerian method

There are many challenges in the numerical simulation of liquid sloshing in horizontal cylinders and spherical containers using the finite element method of arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) formulation: tracking the motion of the free surface with the contact points, defining the mesh velocity on the curved wall boundary and updating the computational mesh. In order to keep the contact points slipping along the curved side wall, the shape vector in each time advancement is defined to modify the kinematical boundary conditions on the free surface. A special function is introduced to automatically smooth the nodal velocities on the curved wall boundary based on the liquid nodal velocities. The elliptic partial differential equation with Dirichlet boundary conditions can directly rezone the inner nodal velocities in more than a single freedom. The incremental fractional step method is introduced to solve the finite element liquid equations. The numerical results that stemmed from the algorithm show good agreement with experimental phenomena, which demonstrates that the ALE method provides an efficient computing scheme in moving curved wall boundaries. This method can be extended to 3D cases by improving the technique to compute the shape vector. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

A particle finite element method applied to long wave run‐up

This paper presents a Lagrangian–Eulerian finite element formulation for solving fluid dynamics problems with moving boundaries and employs the method to long wave run‐up. The method is based on a set of Lagrangian particles which serve as moving nodes for the finite element mesh. Nodes at the moving shoreline are identified by the alpha shape concept which utilizes the distance from neighbouring nodes in different directions. An efficient triangulation technique is then used for the mesh generation at each time step. In order to validate the numerical method the code has been compared with analytical solutions and a preexisting finite difference model. The main focus of our investigation is to assess the numerical method through simulations of three‐dimensional dam break and long wave run‐up on curved beaches. Particularly the method is put to test for cases where different shoreline segments connect and produce a computational domain surrounding dry regions. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于转换模板的三维实体全六面体网格生成方法

以四面体一六面体基本转换模板为基础,提出一系列具有伸缩性的扩展转换模板．可根据需要选择不同模板及其组合,将四面体分解为不同数量、不同密度过渡形式的六面体单元。这样,初始四面体网格不需要划分得很细,生成的六面体单元数量也可以通过采用不同规格的扩展转换模板而得到控制。提出了基于CAD几何造型的边界节点坐标修正方法．从而使边界网格更好地拟合几何模型边界。     

Drapage géométrique des compositesGeometrical draping of composite fabrics

This paper presents a study devoted to the composite fabric shaping simulation in finite strain analysis. We introduce a new geometrical approach based on the fishnet method for which the deformation of a fabric mesh element consists in a pure trellis effect. Such a fabric mesh element is then defined by a curved quadrilateral whose edges are geodesic lines with the same length plotted onto the surface to drape. Given three vertices of the fabric mesh element on the surface, we propose an optimization algorithm to define the fourth vertex of the fabric mesh element. This algorithm allows us to drape the surface using an advancing front approach from the data of an initial impact point between the fabric and the surface and the initial fibre directions at this point. A numerical draping simulation example using this approach is given. To cite this article: H. Borouchaki, A. Cherouat, C. R. Mecanique 331 (2003).     

板材冲压成形有限元数值模拟界面摩擦约束处理方法

基于弹塑性大变形板材冲压成形增量有限元法,采用线性弹簧单元提出一种空间三维板材冲压成形等效界面摩擦力的处理方法.这种方法的优点是可以反映界面摩擦力的同步、被动产生效果,同时它还可以保证约束后刚度矩阵的对称性.将提出的摩擦约束处理算法引入自主开发的板材成形模拟软件FASTAMP,计算了汽车油底壳的成形过程,计算结果的厚度分布与实际冲压件吻合比较好,验证了等效界面摩擦力约束处理方法的有效性.     

边坡稳定的剪切带计算

为了解决边坡稳定分析中剪切带有限元网格的依赖性问题,采用梯度塑性理论,从本构关系中引入特征长度入手,建立计算模型。提出了一种8节点缩减积分的梯度塑性单元,并采用梯度塑性理论推导了Drucker-Prager屈服准则的软化模型的有限元格式,在ABAQUS中进行了二次开发,嵌入了本文提出的8节点单元和本构模型,并用ABAQUS软件进行了边坡剪切带的计算。计算结果表明,本文提出的方法消除了经典有限元计算的网格依赖性问题,可以得到与单元剖分无关的稳定的剪切带宽度。本文所提出的方法可适用于其他场合的剪切带计算。     

基于图像四叉树的改进型比例边界有限元法研究

为提高数值计算的精度, 断裂力学问题的数值模拟需要在裂纹扩展的局部区域采用较密的网格, 而远离裂纹扩展的区域可采用较疏的网格, 且对于裂纹扩展问题的数值模拟, 大多数数值方法又存在局部网格重剖分的问题. 论文提出了一种基于图像四叉树的改进型比例边界有限元法用于模拟裂纹扩展问题, 该方法可根据结构域几何外边界的图像全自动进行四叉树网格剖分, 无需任何人工干预, 网格剖分效率极高, 由于比例边界有限元法本身的优势, 四叉树网格的悬挂节点可以直接地视为新的节点, 无需任何特殊处理. 通过引入虚节点的思想, 将裂纹与四叉树单元边界交叉点作为虚节点, 虚节点的自由度作为附加自由度处理, 并采用水平集函数表征材料内部的裂纹面, 含不连续裂纹面的子域可通过节点水平集函数识别, 使得裂纹扩展时无需进行网格重剖分, 界面的几何特征通过比例边界有限元子域的附加自由度表征. 最后, 通过若干算例验证了该方法的性能, 建议的改进型比例边界有限元法在求解复合型应力强度因子和模拟材料内部裂纹扩展路径时均具有较高的精度.