基于误差马尾图量化爆轰数值模拟结果的置信度

针对爆轰流体力学数值模拟过程中输入参数的不确定性, 通过抽样技术, 形成确定性爆轰流体力学程序的各种输入和数值求解, 建立输入参数与输出响应量的样本, 再通过概率框架下的误差累积分布函数与马尾图, 给出了爆轰数值模拟过程中输入参数不确定度对模拟结果影响的置信度量化方法。通过一维黎曼问题、平面爆轰问题计算了误差马尾图, 给出了二维爆轰拉氏自适应流体动力学LAD2D程序计算网格与模拟结果置信度的关系, 对多物理爆轰过程发展高置信度数值模拟软件有很好的借鉴作用。     

边界元法中非对称满系数矩阵方程组的拟波阵解法及程序

本文提出求解边界元法中非对称满系数矩阵方程组的拟波阵法,即边形成方程边采用高斯-约当消去法进行消元,在计算机中只需存储整个系数矩阵的四分之一部分。文中给出了相应的FORTRAN子程序。经使用表明,该程序经济有效,简单实用,大量节省了计算机的容量,加倍提高了解题能力,为小机器解大题目提供了方便。此外,该法普遍适用于任何可以逐行形成方程的非对称满系数矩阵方程组的求解。     

微型机网格自动生成和显示软件MESHG

划分有限元网格、计算节点坐标、准备单元编号及节点坐标等原始数据是有限元计算中工作量很大的一部分。本软件旨在极大地减轻这一类劳动,给有限元计算人员带来方便。 本软件利用用户提供的少量描写结构形状的原始数据,自动生成有限元分析所需网格,自动计算节点坐标、形成单元编号及近似优序编排节点号。可自动划分网格的结构有:(1)二维平面或轴对称问题;(2)板和空间壳体;(3)三维块体;结构可以在直角坐标系、球坐标系、柱(极)坐标系中描写;生成的单元类型有三点、四点及八点等参元(平面情形),八     

基于荷载组合代数系统的一个语法制导翻译程序

本文通过对荷载组合代数系统的研究,给出了其赋值语句形式化的定义和相应的翻译语法,并且由此设计并实现了一个简单、可行的语法制导翻译程序。该程序一遍扫描给定的荷载组合代数赋值语句,完成语法检查,生成相应的语义代码。文中还对执行语义代码的代码执行程序作了简单的介绍。作为附录,给出了用MS-PASCAL实现的该语法制导翻译程序的全部源程序。 本文所述的方法不仅适用于各类荷载组合问题,还可推广到其它工程领域,为开发面向问题的工程语言、研制高级的程序设计环境指出了一条有效的途径。     

结构定向拓扑优化及软件实现

基于区域分割思想对传统双向渐进结构优化方法进行必要地改进,在优化过程中通过添加边界条件的检查语句,实现结构定向拓扑优化;编写第三方插件,使得改进后的优化方法 MATLAB子程序与ABAQUS有限元软件数据交换,从而拓展了双向渐进结构优化方法的实际工程运用领域。ABAQUS建模软件具有界面操作简单、建模快捷、通用性好、易于实现等特点,降低了对设计人员的技能要求。灵活的MATLAB二次开发平台为科研人员提供了广阔的算法改进空间。算例结果表明,优化后桥梁用料变为原有的17%,大大减轻了自重,且优化后的结构对称,受力合理。该算法可运用于对预设结构有特定使用要求或美观要求的结构优化问题。     

海洋平台导管架结构分析中管节点局部柔度的等效单元

本文建立了一种在海洋平台导管架有限元分析中代表管节点局部柔度的等效单元,可有效地反映管节点在轴力和弯矩作用下的局部变形性质,并导出了T型、Y型以及K型管节点的局部柔度等效单元的刚度矩阵。本文建立的等效单元可方便地与通用结构分析有限元程序(如SAP5)配合,对海洋平台导管架进行计及管节点局部柔度的精确静动力分析。作者编制了与SAP5配合使用的前处理程序,可自动生成符合SAP5输入格式的等效单元读入刚度矩阵的数据。文中给出了说明等效单元应用方法的简单算例。与有限元法计算的结果比较表明,用等效单元模拟管节点的局部柔度是必要的和准确可行的。     

基于自适应和投影Wiener混沌的圆筒实验不确定度量化

由于炸药爆轰现象的复杂性和人们对它的认知缺陷，其表征爆轰流体力学过程的物理数学模型具有较强的不确定性，要降低基于爆轰建模与模拟的数值结果做出决策的风险，量化和评估不确定输入对爆轰系统输出结果的影响尤为重要。本文中针对具有高维随机变量的爆轰问题的不确定度量化，使用自适应基函数的Wiener混沌方法、耦合旋转变换和投影方法，减少截断空间的长度。针对输入变量相关性，使用Rosenblatt变换使其相互独立。针对不符合标准正态分布的变量使用等概率原则，将它化为标准正态分布。最后，使用自主研发的具有完全知识产权的爆轰数值模拟软件LAD2D, 研究了具有高维不确定参数的圆筒实验的不确定度量化，给出期望、标准差、置信区间等统计信息，所得问题与实验数据比对，从而确认了模型的有效性。     

微喷混合问题的初步研究

基于颗粒轨道模型,采用二元碰撞假设,在二维拉氏流体动力学程序上实现了气-粒两相混合程序的研制.使用气-粒两相混合程序对不同充气压力条件下的微喷混合问题进行了数值模拟,给出了喷射场随时间演化过程,计算结果与实验定性一致.     

沥青海砂作为软岩相似材料的实验研究

为了解决岩石工程相似模型实验中传统相似材料难以模拟深部软岩低强度、大变形和强流变的问题,本文选用70#沥青(产量大、成本低、粘弹性、易成型、易软化等)和海砂作为深部软岩的相似模拟材料.采用连续加压法对其进行了单轴压缩实验,对不同配比下试件的密度、抗压强度及初始弹性模量进行分析,得到了该相似材料有关的原始数据和规律.本文初步验证了使用该相似材料模拟深部软岩的可行性,并针对不足之处给出一些合理改进建议,为进一步模型模拟实验提供指导.     

多重相干分析方法在汽车振动研究中的应用

汽车振动合理的力学模型为多输入型,且各个输入之间存在有一定程度的相关性。对这种多输入系统,只能使用多重相干和偏相干函数分析方法,才能正确地给出全部输入与输出之间的因果关系,并定量地给出某个(或某几个)输入对输出的贡献。文中以一辆四轮汽车为例,分析了它在道路上行驶时的振动情况.     

高性能计算机群的性能评测与优化

高性能计算机群的性能评测大致可分为机器级、算法级和程序级的性能评测。怎样评测一套高性能计算机群的性能,与测试者的出发点有关。从购买前的机器级评测、真实程序评测,购买后试运行期间的机器级评测、用户程序评测介绍有效评测机群性能的方法,在性能评测基础上提出系统优化的手段,达到进一步提高机群稳定性、可靠性、可用性、使用效率的目的。     

八脚机器爬虫运动仿真分析

采用叠层IPMC为片状脚,设计左右非对称分布的八脚机器爬虫模型,通过输入电压波形实现动力驱动。运用刚-柔混合技术,确定柔性体片状脚与刚性体地面接触模式,设计合理的行走步态,获得向前不间断的动力驱动。整个分析过程借助于ANSYS和ADAMS有限元分析软件完成,在ANSYS中建模,并获取32阶模态,通过ADAMS分析完成八脚机器爬虫的运动分析。经参数研究发现,较小的动力驱动和较高的驱动频率既能让机器爬虫保持一定速度,又能使其载重得到一定程度增加,且整体稳定性良好。     

数字式航向航迹自动操舵仪的设计与实现

设计了一种以ARM为核心的数字式航向航迹自动操舵仪.在分析系统总体框架的基础上,设计了系统的硬件结构和软件主程序框图,使用Bang-Bang控制实现舵角的随动控制,航向控制使用PID控制.该设计中,360电位器实现舵角反馈,电子罗盘或电罗经采集航向,GPS给出地理位置信息,电位器及按键输入给定值,液晶显示系统信息,电磁阀驱动液压舵机.该自动操舵仪具有手动操舵、随动操舵、自动操舵和GPS操舵等多种工作模式.实验结果表明,该设计方案可行,具有较高的实用价值.     

用国产机解带状对称稀疏阵的求解器

本程序是为了在国产计算机(如TQ-16,DJS-6)上求解大型带状矩阵而编制的求解器。它可求解最大半带宽BDW满足(其中D为总刚度阵的机器容量)的带状稀疏矩阵,方程的未知数可达2000～3000个。 程序采用分段三角化的办法,把带状刚度阵分成若干分段,再按分段进行三角化、消元和回代。三角化过程中,前一分段的三角化阵对下一分段的影响阵不单独占用机器的内存,而直接存入下一段刚度阵的位置上。这样,大量地节省机器容量。假如外部设备性能可靠,则最好使用外部设备,可以加快计算速度。若仅用机器的内存处理,运算     

组合结构有限元分析的罚单元法

1.引言随着有限元分析方法的广泛应用,用有限元法分析的结构也愈来愈复杂.人们按力学特性把结构的不同部位简化成不同类型的构件,例如块体构件、板构件和梁构件.不同类型构件的连接应服从力学上给出的约束条件.因为约束条件的多种多样,很多程序缺乏对它们的适应和处理能力.甚至象周期性这样简单的情况,在结构分析程序SAPⅣ上也不能直接加以利用.我们按罚函数的原理推导了处理任意约束条件的罚单元刚度公式(10),按它把约束条件输入计算机进行计算,解决了SAPⅣ程序原来难以处理的某些结构分析问题.罚单元方法的计算十分简单.实际上它只是个读入局部刚度矩阵和转换矩阵,然后按式(10)相乘的单元,其程序量很少.很容易把它加到多元程序中,以扩大程序对所分析     

样条矩形单元

本文讨论了样条分段(分片)插值,给出了插值基函数的显式及B样条表达式,使得样条插值在局部单元上完成,并用于有限元分析,建立了样条矩形单元。用样条矩形单元求解问题对,可套用有限元的现成计算程序,处理各类边界条件及区域内部的约束条件,此外对于非均匀划分的单元网格,阶梯形边界形状的使用也较方便灵活。     

考虑地震动多点激励与材料应变率效应的主跨300m级独塔斜拉桥弹塑性分析

建立主跨300m级独塔斜拉桥MIDAS/Civil空间有限元模型,开发Civil 2MARC可视化接口程序,进而将MIDAS/Civil模型转入MSC.MARC程序中并检验了模型转化前后的一致性。然后,开发了基于地表功率谱的地表多点地震动生成理论的多点地震动可视化软件MEMS_b(Multiple Earthquake Motions Simulation b)。进而说明了适用于多点位移-速度计算模型的相对精确性和容易实现的优势,并与MSC.MARC程序相结合应用于该桥梁的多点激励分析。最后分析了该桥梁地震作用下的薄弱环节与弹塑性反应,并研究多点输入和材料率效应对桥梁地震反应的影响规律。结果表明:(1)开发的可视化接口程序Civil2MARC界面便于操作,运行稳定,转化高效且结果可靠;(2)开发的可视化多点地震动生成程序MEMS_b界面友好,参数设置灵活且结果有效;(3)位移-速度多点计算模型理论完备,并可通过MSC.MARC程序对位移-速度多点计算模型加以实现;(4)解释并给出了应变率效应和多点地震动对该斜拉桥的塑性铰首次出现时间、位置以及计算末态塑性铰分布的影响规律。本文涉及到理论模型、程序开发及应用计算,可为相关工程提供参考。     

关于弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟

利用FEM和SPH算法相结合给出弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟。将弹体划分为四面体有限元网格,混凝土划分为光滑粒子。为形成单元方便,将弹体划分成三个独立的模块并且这三个独立的模块具有拼凑功能。给出光滑粒子-有限元界面的滑移面算法。为了提高计算效率,在程序的前处理中预设界面的从属点和每个光滑粒子的关联点。计算结果与实验结果对比表明,FEM和SPH算法相结合及编制的程序能有效模拟弹体对混凝土的三维冲击和贯穿过程。同时给出在垂直冲击中二维计算与三维计算的差别。     

球形容器内甲烷-空气爆炸特性分析与理论计算

为研究甲烷-空气混合物在密闭球形容器内的爆炸特性,首先利用化学平衡计算软件确定合适的燃烧产物与化学平衡温度,估算甲烷-空气混合物的最大爆炸压力。然后基于火焰增长模型,用MATLAB编辑循环语句程序,计算了甲烷-空气混合气体爆炸的压力时程曲线,通过与实验数据对比,验证了化学平衡软件计算方法与火焰增长模型的可行性,并分析了误差的产生原因。进而利用火焰增长模型推出的经验公式计算爆燃指数,发现在当量比附近与实验结果拟合程度较好。     

时域模态参数识别的直接特征系统实现算法

本文提出了一种新的结构模态参数识别算法,称为直接特征系统实现算法(DERA)。直接采用时域多输入多输出数据构成线性时不变离散系统的最小实现,并利用系统矩阵的特征值和特征向量求取模态参数。输入输出数据的直接应用避免了利用脉冲响应函数作原始数据的ERA、PRCE等算法的一些局限。奇异值分解技术的引入使系统的定阶和实现更方便,并具有了更良好的数值稳定性。为验证算法,构造了一个五自由度的弹簧质量系统进行数值模拟。良好的数值结果证明了本算法的有效性,并表明本算法对密集模态仍有较高的识别精度。