提高低阶元、粗网格计算精度的一种方法

1.引言有限元法求解工程问题,当单元划分较细时才能得到较精确的解,特别是使用低阶元.单元细分,系统自由度数急剧上升.这不仅需要大型计算机,而且耗费的增加十分惊人.本文提出一种加权矩阵[W_(sxs)~((n))]和加权因子γ,可提高粗分单元网格解的精度.     

颗粒流体系统的格子Boltzmann数值方法研究进展

介绍Euler-Lagrange框架下基于格子Boltzmann方法LBM (Lattice Boltzmann Method)发展的两种不同层次(即不同时-空尺度和精度)的颗粒流体系统离散模拟方法,即格子Boltzmann颗粒解析直接数值模拟(LB-based PR-DNS)方法和格子Boltzmann离散颗粒模拟(LB-based DPS)方法,总结了Euler-Euler框架下基于格子Boltzmann双流体模型(LB-based TFM)方面的探索研究。LB-based PR-DNS方法中颗粒尺寸远大于格子步长,能够直接解析出流体在颗粒表面的流动以及颗粒所受完整的动力学信息;LB-based DPS方法中格子步长远大于颗粒直径,其在计算精度、时间耗费和计算效率之间能达到很好的平衡,可获得流体的宏观平均流动及颗粒的运动轨迹信息。LB-based DNS和DPS是探索颗粒流体系统的有力手段,但LB-based TFM应用于模拟颗粒流体系统仍需进一步探索。     

含裂纹板壳及三维裂纹体断裂问题研究进展

Ⅰ.前言由于灾难性工程断裂事故时有发生,工程结构安全性评定引起人们的极大关注。1982年美国Battelle实验室在关于断裂损失的首次综合考察中提出,材料的断裂以及为防止这类破坏所作的努力,使美国工业每年耗费达1190亿美元,相当于国家总产值的4%。但在不增加断裂危险情况下,加强检查、维护和修理,约有29%的断裂耗费可以避免。利用断裂力学的研究成果改进材料制造工艺和加强焊接过程的质量控制,可使每年耗费再减少24%。因      

多介质流体力学计算的谱体积方法

针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避免物质界面处的非物理振荡。数值模拟结果表明,本方法具有高阶精度、高分辨率,且节约计算量,并且可以有效避免物质界面处非物理振荡。     

有限深水中平台脚柱纵荡和纵摇的流体动力系数计算

在文[1]中,作者用流场中速度势的特征函数展开式及流场匹配法求得了平台脚柱在有限深水域中作垂荡运动时的流体动力系数(附加质量和阻尼系数).本文则是文[1]所述方法的推广,获得了脚柱纵荡和纵摇时的流体动力系数.从计算结果与三维源汇分布法的计算结果相比较,可见本文的计算方法提供的结果是相当精确的,耗费的计算机时则大为降低.     

基于双轴转台的捷联惯性导航系统8位置系统级标定方法(英文)

惯性测量单元(IMU)是捷联惯性导航系统的核心设备,IMU的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度。标定精度和速度是评价IMU标定方法的主要指标。传统标定方法是先进行温度补偿,再利用高精度三轴转台进行位置和速率实验,共需耗费约4天时间。虽然能够保证IMU的标定精度,但该方法复杂耗时。为改善复杂耗时的传统标定方法并保证标定精度,以便于批量生产,提出了基于双轴转台的8位置系统级标定方法。该方法基于27维状态向量的卡尔曼滤波器,以导航速度误差为观测量。该方法基于带温箱双轴转台设计,每个温度点需40 min进行标定。仿真和试验结果表明,该方法能够标定21个IMU误差参数,且该标定方法与传统标定方法相比标定时间更短,导航精度更高。     

离散元数值模拟中查找邻居元关系的改进算法

离散元方法是近年发展起来的有前途的新概念数值模拟方法,然而查找邻居元关系耗费大量机时和内存。本文引入一种改进算法-“区域法”,并对其原理、算法、运行时间和空间进行了分析。和原算法中的“窗口法”的比较结果表明,新算法在运行时间和空间方面均明显优于原算法。     

GCr15钢-CVDCr_7C_3镀层摩擦副摩擦振动的研究

本文系统地研究了GCr15钢球-CVDCr_7C_3镀层钢盘摩擦副滑动干摩擦引起的摩擦力(切向力)振动特性及其对材料摩擦磨损性能的影响。试件系统在垂直和水平方向上均处于低刚度、小阻尼状态。试验信号由微机采集、处理并进行频谱分析。结果表明,摩擦力振动的类型与正压力有关,而与拖动速度无关;摩擦力呈周期性自持振动时具有与相对滑动速度典型的非线性关系,振动频率接近(略低)于系统在切向的固有频率,而与拖动速度无关;摩擦力呈非平稳随机振动时,振动频率与系统在法向的振动频率有关,而与系统在切向的固有频率及拖动速度都无关;摩擦偶件运动的平稳性与摩擦力振动的类型有关,而与平均摩擦系数无关;摩擦力所耗费的能量与正压力呈比例关系。     

一种滞弹簧耗能的新型离散元滚动阻力模型研究

颗粒间滚动阻力对颗粒体系的稳定性起着重要作用. 在传统的离散元法中, 滚动阻力模型通常由转动弹簧、转动黏壶和摩擦元件表达, 颗粒滚动动能由黏滞力(矩)和摩擦力做功耗散. 由于黏滞力(矩)与滚动速度相关, 临近静止状态的颗粒滚动速度变小, 动能耗散减弱, 传统的离散元模拟得到颗粒由滚动到静止耗费的时间比试验观测的结果要长. 为解决这一问题, 基于摩擦学理论分析了滚动阻力产生的材料滞弹性机理, 将其引入离散元滚动阻力模型, 提出了一种速度无关型动能耗散的滞弹簧, 给出了滞弹簧的弹性恢复力计算公式, 建立了一种新型的离散元滞弹性滚动阻力模型(HDEM). 为验证新型滚动阻力模型的正确性, 通过一个光学物理试验对单个圆形颗粒试件的自由滚动过程进行了测量, 将测量数据与新型的滞弹型离散元模型和传统离散元模型计算结果进行了对比. 结果显示, 基于滞弹性滚动阻力模型HDEM计算结果与试验数据吻合程度更高, 而且模拟得到的颗粒摆动频率更符合试验现象.      

结构分析的有限条法

对于具有复杂边界和材料特性的连续体,采用有限单元法进行应力分析已得到广泛的应用.为解析法向离散法的发展,提供了一个强有力的工具;但由于,将连续体剖分为极多的离散的单元,相应要耗费大量人力与时间来进行输入数据的准备和输出数据的整理,而实际上往往只有少量数据是直接需要的;并且,由于未知数是非常之多,计算机的容量就往往无法实现,或者因计算时间太长以致不经济;而传统的解析方法则无需     

弯曲烟云的抬升模式和风洞实验相似准则

随着工业的发展,大气污染问题日益为人们所重视。为探索污染物的排放、扩散等规律,人们在现场实测、数值计算和风洞模拟三方面进行了大量的工作。现场实测要耗费大量人力物力财力,因而风洞模拟试验成了揭示某些大气扩散规律不可缺少的手段。特别是第50次欧洲力学会议各国科学家共同商讨后,风洞在解决大气边界层的模拟和污染扩散等问题的地位得以确立,环境风洞在各国得到了进一步的发展,显示了它在流体力学中的特殊地位。      

微电子封装结构设计与仿真分析

近年来半导体相关科技产品快速的朝高密度、高效能、多重物理特性与微小化发展,除上述 趋势外,微电子产品尚需保有高可靠度、低制造成本与缩短上市时程等必要特性才可应付国 际上激烈的竞争. 面对此一制程技术的快速变迁与高难度及高整合性制程革命性时代的到来, 下世代封装技术的研究发展已面临了极大的挑战. 随着产品的高复杂度与微小化的发展趋势, 若以传统实验及试误法(Try and Error)的设计方式来进行产品的研发,其所耗费的金额与时间将过于庞大与漫长,因此以模 拟分析法取代耗时耗钱的实验来进行产品研发的重要性与必然性已逐步提升,并受到国际各 半导体相关大厂的重视与采用.     

小当量水中爆炸冲击波实验及数值模拟

在小当量(≤10g TNT)爆炸水箱装置中分别进行了0.125g、1.00g、3.37g、8.00g TNT当量PETN球形炸药水中爆炸实验.采用PCB压电型传感器测量水中爆炸冲击波压力脉冲,将实验数据拟合所得公式与文献的经验方程相比较,两者具有较好符合.另外,在小于20%的相对误差范围内,采用AUTODYN一维模拟计算能够预测和验证实验结果.因此,通过小当量水中爆炸实验获得的经验公式可推广到大当量水中爆炸实验.这样既能克服大当量水中爆炸实验耗费大、危险性高等困难,也能够较精确地预估峰值压力.     

弹性波在螺栓搭接结构中传播行为的数值模拟

为了建立有效的基于弹性波的螺栓连接损伤检测方法,研究弹性波在连接结构中的传播行为至关重要。本文针对典型单螺栓搭接薄梁,采用非线性多物理场耦合有限元仿真方法,研究弹性波在连接结构中的传播行为。采用ANSYS中压电耦合单元建模MFC压电传感器,非线性接触单元建模螺栓连接结构,将接触面之间考虑为考虑摩擦接触的非线性关系。依次对螺栓施加预紧载荷,对结构施加模拟电压激励,进行非线性瞬态波传播分析。同时,本文对仿真结果进行了实验验证。结果表明,本文建立的有限元模型和分析方法能够有效地模拟弹性波在连接结构中的传播过程,数值预测的响应电压和实验结果吻合较好。针对非线性模型计算耗费大的问题,本文对非线性模型进行了线性化改进。具体为采用准静态接触有限元分析确定对接面有效接触面积的大小,然后将接触面积上对应节点绑定,进行线性瞬态波传播分析。结果表明:本文的线性方法能够有效模拟波传播过程,并能有效降低计算耗费;弹性波在连接梁中传播时,经过连接界面和螺栓位置时,传播路径、波形、幅值都发生了较大的变化。     

在优化设计中应用有效集法求解二次规划

一、前言 在工程优化设计中,人们面临着大量的非线性规划问题。当前数学规划的发展趋势是,把许多非线性规划问题转化为一系列二次规划来求解。虽然二次规划已有例如Wolfe算法、Lemke算法等等,但是这些方法的求解计算工作量较大,机时耗费甚多。故寻求更为有效的方法,不仅关系于二次规划本身,而且影响到更一般的非线性规划问题的求解。本文介绍有效集法在求解二次规划中的应用实践。     

复合材料Ⅰ、Ⅱ混合型分层试验研究

通过对T300／5405、1300／913、1300／HD03三种航空材料Ⅰ、Ⅱ混合型分层研究，进一步研究了新的Ⅰ、Ⅱ混合型分层断裂测试的JJ法，并和MMB法进行了比较，发现两者较为吻合。但JJ法耗费试件少，简单易行，操作方便，有利于建立混合型分层的失效判据，它可以适用于不同环境下的混合型分层实验的测试。     

生物力学中一朵盛开的“野花”——评《血液动力学原理和方法》

记得生物力学家冯元祯先生在一次讲学中曾说过:科学研究的课题,就象大自然中遍地盛开的野花,随手就可摘一朵。血液动力学研究就是这些盛开着的“野花”中的一朵。 众所周知,血液循环对维持生命至关重要。但近些年来,随着人民生活水平的不断提高,心血管疾病已成为危害我国人民身体健康的“头号杀手”,每年因心血管疾病所耗费的人力、物力、财力给家庭和社会造成了巨大的负担,已引起医疗卫生部门、有关科研工作者和全社会的高度重     

基于土体细观结构的土质加固分类方法初步分析

目前的土质加固与地基处理技术,大都摒弃土体原有结构不用,或实施强力重新构造土体的结构,以耗费大量的能 量、费用为代价。基于土的细观结构,从加固体的力学特性以及加固土体的结构变化角度对地基处理类别进行三类划分、按 土体加固技术的实施路径进行二类划分,目的是更多地关注加固体与土的相互作用、重视土的结构作用。若能在加固时充分 利用土体的原有强度,在已有的土体结构形式上实施结构上的补强,在理论上将使能量使用更经济、从而节约工程造价,而且 将减少对环境的影响和扰动。     

两类动点相对轨迹间的关系

在点的复合运动分析中,理论上可选择的动点有两类:一类是取在运动过程中始终为相关点(即连接点或接触点)的点为动点,我们称之为第一类动点,用M表示;另一类是只在运动的某一瞬时为相关点的点为动点,我们称之为第二类动点,用N表示。本文从普遍情况出发,阐述两类动点相对轨迹间的一般关系。在两个运动刚体上分别固连坐标系o_1x_(F_1)x_(F_2)x_(F_3)和o_2x_(T_1)x_(T_2)x_(T_3),它们将随刚体运动,因此都是动系,分别称为动系Ⅰ和动系Ⅱ。再取固定参考系ox_1x_2x_3(图1)。     

截顶旋转薄壳轴对称高频自由振动的奇异摄动解

1.引言及基本方程组采用Sanders薄壳理论。旋转薄壳轴对称自由振动的基本方程是(L+∈~4N)U=-(1-v~2)ΩU (1)式中,无矩和弯矩算子分别是