任意平面区域的变尺寸有限元网格划分

利用任意平面域边界表述中的拓年要素定义网格的控制信息,通过引入节点间距函数来控制区域内网格尺寸变化,并将结合前沿生成法和Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化方法的优点,优先处理前沿的最长边,尽可能在局部生成边长逐渐减小的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形,最终实验区域内网格的疏密过渡。     

平面任意力系平衡方程的独立性

根据线性代数理论证明了对于受平面任意力系的作用的单个刚体的平衡问题，最多只有3个独立的平衡方程，并且当其中的3个未知力汇交于一点时，只有2个独立的平衡方程。     

基于实体造型的三维有限元网格自动剖分

本文叙述了用八叉树法对三维实体进行有限元网格自动剖分算法的设计和实现。本文的算法对传统的八叉树法进行了一系列的改进，包括新型数据结构的建立，对八叉树结点属性判断算法的改进，边界结点体处理方法的改进等。使得本文的算法既保持了传统算法中自动化程度高、层次结构分明、适于再进行网格加密等特点，又克服了其所需存贮空间大、执行速度慢、边界处理复杂、边界单元形状质量不好等缺点，使算法的实现取得了令人满意的结果     

基于实体造型的三维有限元网格自动剖分

本文叙述了用八叉树法对三维实体进行有限元网络自动剖分算法的设计和实现。本文的算法对传统的八叉树法进行了一系列的改进，包括新型数据结构的建立，对八叉树结点属性判断算法的改进，边界结点体处理方法的改进等。使得本文的算法既保持了传统算法中自动化程度高、层次结构分明、适于再进行网格加密等特点，又克服了其所需存贮空间大、执行速度慢、边界处理复杂，边界单元形状质量不好等缺点，使算法的实现取得了令人满意的结果。     

改进的栅格法有限元网格剖分

提出一种改进的栅格法网格剖分算法,该算法综合了栅榕法和Delaunay算法的优点,生成了四边形和三角形混合单元,保证了整体性能与局部性态最优,满足汽车覆盖件冲压成形模拟软件对有限元网格质量的需求.实践证明,本文提出的改进的栅格法网格剖分算法可行有效,生成网格的质量高,程序容易实现.该算法已经成功集成到商业化冲压成形模拟软件KMAS中.     

压电材料反平面应变状态的任意形状夹杂问题

应用复函数的Ｆａｂｅｒ级数展开方法，分析了含任意形状夹杂的压电材料反平面应变问题，给出了问题的复势函数解。利用这个解，具体讨论了椭圆形夹杂及其极限（几何方面与物理方面）问题。并给出了三角形、正方形夹杂的近似结果。其特例结果与早期工作一致     

任意平面区域三角形网格的全自动生成算法

本文基于波前法提出了一种对任意平面区域生成三角形网格自动生成算法。算法具有区域适应性强,边界网格质量高,自动化程度高的优点。算法还包括了网格的拓扑优化,光滑及加密处理。此外,初边值条件的自动给定大大减少了数值计算中数据输入和避免了边界搜索计算。大量算例显示了算法的可靠性和适用性。     

任意空间曲面近似展开成平面的增量有限元算法

提出了任意空间曲面近似展成平面的准则,证明了这一准则与有限单元法中节点残余力向量等于零的等效性,推导了空间曲面展成平面的增量有限单元计算方法。对于可展曲面,本文方法给出的是精确的展开平面;对于不可展曲面,本文方法给出的是最接近的展开平面。本文方法具有计算快速、收敛稳定、易于实现等特点。本文理论可用于工程中的各类曲面展开问题,特别适用于膜结构的裁剪设计。     

平面P波在充满流体的任意形状孔洞上的散射

采用复变函数的保角映射方法和波函数展开法,根据孔洞与内部流体在界面上的应力和位移连续的边界条件,得到了充满流体的任意形状的孔洞对入射平面P波的散射问题的理论解,以椭圆形孔洞为例,着重分析了椭圆的长短轴之比、流体的存在与否以及入射频率对散射幅值的影响,结果表明:(1)圆形孔洞的分波波谱的峰值分布均匀,而椭圆形孔洞则不均匀;(2)散射P波的波谱主要集中于前进方向和背向一侧,而散射S波的波谱主要集中于与传播方向垂直的一侧;(3)入射波与孔洞的作用面积越大,散射P波的波谱也越大,而散射S波的波谱也越小;(4)当孔洞为圆形时,流体对散射P波和S波的波谱影响最小,即此时流体与孔壁的动力相互作用最小.     

不规则区域平面问题的条形传递函数方法

对条形传递函数方法进行了改进,提出了映射条形传递函数方法,用于处理非正规形状区域的平面问题。在本文方法中,一个非正规区域被映射成为若干矩形子区域的组合,在这些矩形子区域内划分条形单元,进而建立起位移离散模型。利用变分关系对模型处理,可以得到问题的动态控制方程。应用改进后得到的数值传递函数求解,就可以得到系统的动力、静力响应。文后应用上述方法建立了应用模型并给出了数值算法,结果表明本方法继承了原方法精度高、处理规范、便于求解动态问题等,并成功地应用到了非规则区域的平面问题中。     

A simple quality triangulation algorithm for complex geometries

This paper presents a simple algorithm for quality triangulation in domains with complex geometries. Based on the fact that the equilateral triangles (regular meshes) are ideal for numerical computations in computational fluids dynamics (CFD) analysis, the proposed algorithm starts with an initial equilateral triangle mesh covering the whole domain. Nodes close to the boundary edges satisfy the so‐called non‐encroaching criterion, the distance from any inserted node to any boundary vertices and the midpoints of any boundary edge is greater than a given characteristic length. Both nearly uniform and non‐uniform triangle meshes can be generated using a mesh size reduction technique. Local refinement is achieved by using transition layers. More regular meshes can be generated in the interior of the domain and all angles of the triangle mesh produced by this algorithm are proven to be bounded in a reasonable range (19.5–141°). Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Bounds for the Effective Elastic Properties of Completely Random Planar Polycrystals

Bounds have been developed for the elastic moduli of completely random planar polycrystals, the shape and crystalline orientations of the constituent grains of which are supposed to be uncorrelated. Explicit results for the aggregates of orthotropic crystals are demonstrated. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

有限元网格快速消稳的画家算法

消隐功能对于有限元分析模型的显示是相当重要的。本文针对有限元离散网格的特点,研究并实现了有限元网格隐藏面快速消隐的画家算法,这一算法先将所有单元面分成前向面和后向面集合,通过对各面顶点集合排序,可以极迅速地找到整个模型的边界前后面,对边界前向面采用一种新的动态排序画家算法实现了迅速高效的自动消隐。     

Dealing with extremely large deformation by Nearest-Nodes FEM with algorithm for updating element connectivity

In the recently developed Nearest-Nodes Finite Element Method (NN-FEM), elements are mainly used for numerical integration; while shape functions are constructed in a similar way as in meshless methods. Based on this strategy, NN-FEM inherits major merits from both the classical Finite Element Method and meshless methods. One of them is that NN-FEM is nearly not affected by element distortion. So NN-FEM is more efficient than the classical FEM on dealing with large deformation problems. Nevertheless, NN-FEM still has a requirement on finite element meshes, that is, elements in a mesh are required not to overlap or penetrate to each other, to avoid difficulty in numerical integration. To eliminate overlapped elements, NN-FEM is supplemented with an algorithm for updating element connectivity. With this supplement, NN-FEM is able to deal with extremely large deformation. In updating element connectivity, element nodes are kept not changed and all information associated with nodes are not touched. Therefore, there is no need to transfer solution data, and error introduced by solution transfer is avoided.     

四边任意支承条件下弹性矩形薄板弯曲问题的解析解

利用辛几何法推导出了四边为任意支承条件下矩形薄板弯曲的解析解。在分析过程中首先把矩形薄板弯曲问题表示成Hamilton正则方程，然后利用辛几何方法对全状态相变量进行分离变量，求出其本征值后，再按本征函数展开的方法求出四边为任意支承条件下矩形薄板弯曲的解析解。由于在求解过程中并不需要人为的事先选取挠度函数，而是从弹性矩形薄板弯曲的基本方程出发，直接利用数学的方法求出问题的解析解，使得这类问题的求解更加理论化和合理化。文中的最后还给出了计算实例来验证本文方法的正确性。     

求解任意形状厚板自由振动的微分容积法

用一种新型的数值方法－微分容积法求解具有任意形状的厚板自由振动问题。该方法的基本思想是将任意一个线性微分算子对函数的作用值如一个连续函数或其任意阶偏导数、或其线性组合在某点处的值表示为域内各点函数值的线性加权组合，如此可将问题的控制方程和边界条件离散成为一组线性齐次代数方程。这是一典型的特征值问题，其特征值可用子空间迭代法求解。文中给出了详细的计算公式，用一些数值算例说明了该方法求解中厚板自由振动问题的可行性、有效性和通用性，并通过与有关文献比较验证了该方法的数值精度。     

空间框架结构动力不稳定区域的确定

讨论了大型空间框架结构在周期性载荷作用下动力不稳定区域的确定，提出了求解非齐次方程的方法，使动力稳定性分析的范围得以扩展。     

双材料中平片裂纹问题的超奇异积分方程解法

利用三维断裂力学的超奇异积分方程方法,对双材料空间中重直于界面的平片裂纹Ⅰ型问题进行了研究。首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位罗间断为未知函数的超奇异积分方程,并为其建立了数值法。在此基础上,讨论了用裂纹面位移问题计算应力强度因子的方法。最后用此计算了几个典型的Ⅰ型下片裂纹问题的应力强度因子,其数值结果令人满意。     

Mesh regularization for an ALE code based on the limitation of the Lagrangian mesh velocity

The Lagrangian approach is usually used for the simulation of flow with strong shock waves. Moreover, this approach is particularly well suited to treatment of material interfaces in the case of multimaterial flows.Unfortunately, this formulation leads to very large deformations in the mesh. The arbitrary Lagrangian‐Eulerian method overcomes this drawback by using a mesh regularization that is based on an analysis of cell geometry. The regularization step may be considered as a method used to correct the nonconvex and potentially tangled cells that constitute the mesh. In this paper, we present a new approach to mesh regularization. Instead of using a purely geometric criterion, we propose that the mesh evolution is computed on the basis of the flow vorticity. This approach is called the large Eddy limitation method, and it is aimed here to be used in finite volume direct arbitrary Lagrangian‐Eulerian methods. The large Eddy limitation method is general, which means that it is not restricted to applications in the finite volume framework dedicated to fluid flow simulation; for instance, it could also be naturally applied to the finite element framework.     

自适应多重网格有限元网格生成器研制

基于协调三角形剖分算法、分子表数据结构和Ｚｉｅｎｋｉｅｗｉｃｚ－Ｚｈｕ误差估计方法，本文研制出适用于自适应多重网格有限元的网格生成器。该网格生成器可对复杂的区域进行自适应加密。当荷载作用边界随时间变化及在动力荷载作用下，网格生成器可退化与再加密网格。