面向对象的钢筋混凝土有限元非线性分析程序设计

采用面向对象的程序设计方法，结合钢筋混凝土有限元非线性分析模型，利用MFC(Microsoft Foundation Class Library)建立了有关描述钢筋混凝土有限元非线性分析的类，包括混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类、非线性计算类，并给出了这些类的描述和它的实现方法，并为钢筋混凝土有限元非线性分析程序采用更合理的面向对象的方法提供了思路。     

面向对象有限元程序的类设计

传统有限元程序设计中的许多问题可以通过面向对象程序设计方法加以解决。本文介绍了我们尝试采用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋２．０进行的一种面向对象有限元程序设计，着重进行有限元程序的类划分与定义，并将几个典型的类设计成类等级。面向对象语言的继承性、封装性、多态性等特性在我们的程序设计中均得到了运用。与传统的有限元程序（通常采用Ｆｏｒｔｒａｎ）相比，面向对象有限元程序更加结构化、更易于编写、更易于维护和扩充，程序代码的可重用成分更大，它为开发大型有限元分析软件提供了一条新途径     

电磁对偶有限元及在波导计算中的应用

力学中的Hamilton体系采用对偶变量描述问题。电磁场采用电场和磁场两类变量描述问题。将力学中的Hamilton体系引入到电磁场问题中，电场变量和磁场变量构成对偶变量，把频域电磁场的基本方程导向对偶方程形式，建立电磁场有限元所需的对偶变量变分原理，由此推导出电磁对偶有限元。将电磁对偶有限元应用于电磁波导计算中，可确定电磁波导的传播常数。文中给出了用电磁对偶有限元方法，计算矩形波导不同模式对应的传播常数的数值计算结果。     

带有初变形薄板的大位移和后屈曲分析

本文提出了一种适合于分析初弯曲板大挠度和后屈曲问题的有限元列式。基于总体的Ｌａｒｇｒａｎｇｅ描述，导出了计及初弯曲效应的非线性分析有关公式。计算表明，本有限元方法对于上述两类问题分析，结果精确，具有工程上的广泛应用价值。     

饱和和非饱和介质的弹塑性损伤模型

针对饱和和非饱和工程材料变形和强度特点，给出了一个具体的弹塑性损伤本构方程，该本构方程可以描述材料性质的劣化过程（即损伤和软化）以及饱和程度对材料变形强度特性的影响。此外，还讨论了该弹塑性损伤本构方程的有限元实施方法，编制了专用的有限元程序。对常规三轴试伯进行了有限元分析，得出了一些具体的结果。     

椭圆类夹杂分析的杂交应力有限元方法

本文给出了一种分析椭圆类夹杂周边应力场的新型杂交应力有限元方法。基于弹性力学中平面问题的Muskhelishvili复势方法，应用保角变换映射技术，以Laurent级数和Faber级数为工具，借助Hellinger-Reissner原理构建一个能够反映椭圆类夹杂周边弹性现象同时包含椭圆夹杂的多边形超级单元。将该超级单元与标准的4节点杂交应力单元耦合在一起即可建立一种分析椭圆类夹杂周边弹性场的新型特殊杂交应力有限元方法。文中考核算例表明：本文方法不但使用简单、有效，而且精度高、单元少。作为本文方法的一个拓展应用，文章最后给出了一个分析含二个椭圆夹杂无限大各向同性板在远场均布载荷作用下椭圆夹杂周边弹性场的算例，并讨论了椭圆夹杂间距和弹性刚度比对应力集中系数的影响。     

三维连续与非连续变形分析

将石根华博士所提出的二维非连续变形分析——Discontinuous Deformation Analysis（DDA）方法扩展到三维情况,并对三维不连续块体进行有限元网格剖分,即块体之间的接触采用DDA描述,块体内部的位移场和应力场则采用有限单元法描述,从而将三维DDA与有限元方法结合起来,增强了DDA方法与有限元方法解决实际工程问题的能力,实现了三维连续与非连续变形分析.给出了基本公式的推导过程和各子矩阵的形式.典型接触、碰撞算例证明了所提出方法的有效性和正确性.     

受热复合材料层合板的非线性静动态响应分析

基于高阶剪切变形理论，突出考虑横向正应变和横向剪切应变的影响，对受热和外力联合作用下复合材料层合板的非线性静、动态响应进行分析。动态分析时计及了转动惯量的影响，给出了Ｃ°类有限元公式。文中数值算例同现有文献和三维有限元计算结果进行了比较，证明了本文方法的精确、有效性。文中还对层合反的边界条件、纵厚比及铺设角度对非线性动态响应的影响进行了分析。     

复合材料层合板壳的非线性热动态响应分析

本文基于高阶剪切变形理论，考虑同天应变和横向剪切应变的影响，对受热复合材料层合板壳的非线性热动态响应进行分析，计及了转动惯量的影响，给出了通用性较好的Ｃ＾０类有限元公式，文中数值算同现有文献和三维有限元计算结果进行了比较，证明了本文方法的精确、有效性，文中还就层合板的边界条件、纵厚比及铺设角度对非线性热动态响应的影响进行了分析。     

有限元并行计算的预处理

首先指出了有限元并行计算预处理的重要性和影响有限元并行计算效率的关键因素，然后介绍了两类有限元并行计算的任务划分方法，并在此基础上提出了一种改进的划分方法，经过验证这种方法是有效的。最后基于网络机群并行环境和消息传递编程模式，给出了一种能够降低通信成本的消息传递次序调整方法，并对调整前后的通信成本进行了比较。     

可视化杆系结构分析程序设计

利用可视化编程语言将杆系优化计算封装为动态连接库 (DLL) ,采用面向对象的方法描述了杆系结构分析所需的类 ,并用数据库技术和三维图形模式对杆系结构分析进行格式化输入输出。通过对杆系结构的特点分析 ,将程序分为三个主要的设计模块 :显示模块、数据管理模块和结构分析模块 ,实现了程序的模块化设计。通过对实例的测试 ,说明该程序已达到对一般多工况杆系可视化设计的目的     

面向对象的无单元法

介绍了一种用C 进行的面向对象无单元方法程序设计;定义了一些关键的类并将有些类设计成类等级,从而建立了包含权函数、基函数和形函数在内的面向对象无单元法程序类库,在此过程中考虑了无单元法与有限元法的某些联系,保留并重用了面向对象有限元法程序中的一些类。本文提供了一种无单元法大型分析软件开发新途径。     

PARAMETRIC VARIATIONAL PRINCIPLE BASED ELASTIC-PLASTIC ANALYSIS OF HETEROGENEOUS MATERIALS WITH VORONOI FINITE ELEMENT METHOD

The Voronoi cell finite element method (VCFEM) is adopted to overcome the limitations of the classic displacement based finite element method in the numerical simulation of heterogeneous materials. The parametric variational principle and quadratic programming method are developed for elastic-plastic Voronoi finite element analysis of two-dimensional problems. Finite element formulations are derived and a standard quadratic programming model is deduced from the elastic-plastic equations. Influence of microscopic heterogeneities on the overall mechanical response of heterogeneous materials is studied in detail. The overall properties of heterogeneous materials depend mostly on the size, shape and distribution of the material phases of the microstructure. Numerical examples are presented to demonstrate the validity and effectiveness of the method developed.     

含缺陷结构的塑性极限分析

结合极限分析中的数学规划理论和有限元技术，提出了三维含结构极限分析的数学规划方法，并采用罚函数法引入塑性不可压条件，对于考虑多组独立变化载荷作用的情况，提出了加载路径射线辐射求解方案，并基于这种射线射状的加载路径，推导了多组载荷联合作用下结构塑性极限上限分析的数学规划格式，编制了相应的有限元程序，文中的数值了该方法的正确性与有效性。     

三维显式有限元程序及炸药冲击起爆应用

冲击和爆炸数值模拟在军事工程和民用领域都应用广泛。基于显式有限元理论,本文介绍了自主研发的三维冲击和起爆流体动力学程序。该程序的功能包含了材料本构、状态方程、炸药反应速率方程和接触碰撞算法,能够模拟复杂条件下结构冲击和炸药起爆问题。由于采用面向对象的编程方法,程序结构相对简单并且容易修改。首先,进行了Taylor杆碰撞数值模拟,并将计算结果与实验结果以及DYNA2D结果进行了比较;接着,基于Lee-Tarver点火增长模型,模拟了冲击加载下裸炸药和带壳炸药的冲击起爆问题。计算结果表明,三维程序计算结果与实验值和商业软件结果都非常吻合,该程序能够较准确地模拟三维结构的冲击和炸药起爆问题。同时,基于面向对象开发的三维计算程序实现了模块化功能,易于后续开发,为冲击和爆炸计算程序的开发提供了参考。     

A FINITE ELEMENT METHOD FOR DIELECTRIC ELASTOMER TRANSDUCERS

We present a finite element method for dielectric elastomer(DE) transducers based on the nonlinear field theory of DE.The method is implemented in the commercial finite element software ABAQUS,which provides a large library functions to describe finite elasticity.This method can be used to solve electromechanical coupling problems of DE transducers with complex configurations and under inhomogeneous deformation.     

边坡监测信息可视化查询分析系统及其应用

大型边坡监测系统数据庞大，项目及测点繁多。传统的数据库管理系统很难直观地查询分析监测数据。作者用在Window 系统下面向对象的程序设计语言VisualBasic和面向对象的数据库管理开发系统Access 开发了具有可视化查询分析特征的监测信息分析管理系统。本文以五强溪水电站左岸船闸边坡为例，介绍了系统的设计和程序功能。     

构建面向对象的并行有限元计算集群

介绍了一种面向对象的方法来组建计算机集群进行并行有限元分析。将构成集群系统的软、硬件组件设计成不同的类层次结构,形成一个完整的集群系统类库,并以系统分析、总体设计、结点通信以及系统效率测试等过程尝试以系统化的方法来分析整个构建过程。实际结果及并行有限元分析算例表明,这样的设计策略,可以非常清晰地从整体上把握系统的实现,大大降低系统构建的复杂性,使所生成的系统具有很好的可扩展性。     

基于遗传算法和参数化建模的非线性结构优化

提出了一种对存在接触关系的非线性结构(装配体)进行优化设计的新方法。该方法将遗传算法与结构几何及有限元参数化建模方法相结合，在通用CAE软件的二次开发编程环境中实现对带接触的结构装配体进行结构尺寸和形状优化设计。文中利用该方法对某浮动式闭气结构的重要结构参数和关键构件形状实施了优化设计，使其闭气性能得到大幅度提高，体现了本文方法在解决这类优化问题中的优势。本文的方法有利于拓宽结构优化技术在机械设计领域的应用范围。