非线性广义杂交元

选择新的三类变量建立了放松单元间连续性条件的用于非线性有限元分析的泛函，并由此建立了基于不协调模式的非线性广义杂交元方法。     

用于几何非线性分析的内参型非协调元法

本文把内参型非协调元的理论和方法推广应用于几何非线性分析。对方法的合理性、可行性、单元收敛条件及实用简化方案等诸方面作了初步探讨。文章以大位移平面问题为例进行了详细讨论,给出了有限元非线性列式的全过程和数值结果。     

非线性有限元分析的非协调模式及存在的问题

利用非协调模式提高非线性有限元分析广泛采用的低阶单元的精度和性能,是国际计算力学界研究的热点和难点.阐述了国际上在非线性有限元分析中已广泛采用的增广假设应变法方法(the enhanced assumed strain, EAS)的基本原理,详细讨论了非协调模式用于非线性有限元分析保证收敛、稳定的条件及增广假设应变场插值函数的构造方法.介绍了国内学者关于几何非线性非协调模式的研究方法和研究成果: (1)从Hellinger-Reissner广义变分原理出发,提出了几何非线性非协调模式的收敛条件,并采用非线性计算的若干简化措施建立几何非线性非协调元的简化模型;(2)一类放松单元间协调要求的非线性广义变分原理,对几何非线性问题可以选择事先无协调约束的非协调函数建立非协调元,收敛性可以保证,并根据此非线性广义变分原理可建立C$^1$或C$^0$类几何非线性广义杂交元,C$^1$或C$^0$类精化杂交元和精化直接刚度法.指出了EAS方法用于非线性有限元分析存在的问题,即本构关系和求解方法的限制,并对非协调元应用于非线性有限元分析提出了展望.      

非线性多类变量有限元的进展

本文介绍了非线性多类变量有限元,即非线性的杂交元和拟协调元近几年来的发展及其变分基础.     

非线性多类变量有限元的进展

本文介绍了非线性多类变量有限元,即非线性的杂交元和拟协调元近几年来的发展及其变分基础.     

结构力学分析方法在南海水平井钻进预测中的应用

本文探讨了结构力学分析方法-非线性有限元性在预测水平井钻进中的工程应用,在钻探水平井尤其是大位移水平井中,事先较准确地预测出钻柱的钻进扭矩及钻头前进的方向,是取得水平井成功的关键条件之一。利用非线性有限元理论,着重分析了水平井实际钻进中的钻柱大变形非线性及钻柱与井壁的接触非线性问题,并导出了一套非线性有限元钻柱力学模式,在此基础上编制了一套非线性力学计算程序软件,并在海洋石油南海西部石油公司一个钻井平台水平井钻井进行了五口井的实际验证,获得了一些有启迪性的结论。     

不定边界问题的边界元和有限元数学模型

对于不可压缩有势流动,有两类典型的不定边界或可动边界问题,即定常型不定边界如常水位闸门出流、过水坝或过水闸、水堰绕流及射流等,非定常型的不定边界如装液容器内的流体晃动问题.它们的共同特点是自由面位置与形状事先是的,需在计算过程中调整网格作自由面拟合.且由于自由面条件呈强烈非线性,给不确定数值计算带来困难.本文综述了两类不定边界问题的有限元和边界元模式,简述了笔者的一些计算经验.     

基于均匀化理论韧性复合材料塑性极限分析

运用细观力学中的均匀化方法分析了韧性复合材料的塑性极限承载能力.从反映复合材料细观结构的代表性胞元入手,将均匀化理论运用到塑性极限分析中,计算由理想刚塑性、Mises组分材料构成的复合材料的极限承载能力.运用机动极限方法和有限元技术,最终将上述问题归结为求解一组带等式约束的非线性数学规划问题,并采用一种无搜索直接迭代算法求解.为复合材料的强度分析提供了一个有效手段.     

三维非线性有限元与弹性边界元耦合数值方法

本文系统地讨论了以下三个问题:(1) 有限元与边界元耦合中的几个数值问题,其中包括:边界积分方程的凝聚、等效刚度矩阵的对称化及面力不连续的处理;(2) 弹塑性有限元与弹性边界元的耦合;(3) 弹粘塑性有限元与弹性边界元的耦合及数值计算稳定性条件。     

扁球壳的边界元几何非线性分析

本文从壳体位移的三个微分方程出发，采用付立叶积分变换的基本解，利用加权残值法推导了几何非线性边界积分方程。这种基本解的壳体边界元法类似于板的非线性边界元法，各种变量物理意义明确，能方便地处理各种复杂边界条件及有开口情况。文末算例说明本文方法的可行性、收敛性和精确性，并与二变量边界单元法或有限元结果相比较，吻合较好。     

局部有限元模型边界条件的直接传递方法

提出一种将整体分析得到的节点力或节点位移直接传递到精细化局部有限元模型的方法,即部分混合单元法。沿精细化局部有限元模型周边建立一组过渡单元,该组过渡单元采用与整体模型一致的单元类型和模拟方式,其外侧边界上的节点与整体模型节点的相对坐标对应,内侧边界与精细化局部有限元模型采用基于面约束的方式连接。在外侧边界上根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移,过渡单元就可直接将边界条件传递到精细化局部有限元模型。通过贵州红水河特大桥钢-混结合段的精细化有限元分析,验证了本文方法的实用性和有效性。     

平面广义四节点等参元GQ4及其性能探讨

广义节点有限元是将传统有限元方法中的节点广义化,在不增加节点个数的前提下,仅通过提高广义节点的插值函数的阶次,从而达到提高有限元解精度的目的.与现有的p型和hp型有限元不同,在这种新的有限元中,节点自由度全部定义在节点处,在理论与程序实现上与传统有限元方法具有很好的相容性,传统有限元方法是这种新方法的广义节点退化为0阶时的特殊情形.文中主要讨论了这一新方法的四节点等参元（记为GQ4）的形式.对GQ4进行的各种数值试验表明,所发展的广义四节点等参单元具有精度高且无剪切自锁与体积自锁等的特点.     

金属板材冲压成型过程的有限单元法模拟

用有限单元法模拟了金属板材的冲压成型过程。在模拟过程中，应用了同时考虑了薄膜力和弯矩的板壳大变形理论，考虑了板材在塑性阶段各向异性的强化性质，考虑了模具和工件的接触和摩擦条件，分析了金属板在冲压过程中的屈曲现象，建立了增量形式的变分原理。弹塑性薄壳单元被引入，它的位移模式在变分的意义上满足单元边界上一阶导数连续的条件，并有足够的秩来适应单元的有限拉伸、转动和弯曲，计算中采用了罚函数方法，即在模具和工件的接触面上，模具的表面被假设为文克尔地基，采用了修正的库伦摩擦定律，迭代法被用来决定模具与工件的接触条件和金属板的塑性行为。本文最后提供了一个算例。     

Nonlinear Vibration of Plane Structures by Finite Element and Incremental Harmonic Balance Method

A nonlinear steady state vibration analysis of a wide class of planestructures is analyzed. Both the finite element method and incrementalharmonic balance method are used. The usual beam element is adopted inwhich the nonlinear effect arising from longitudinal stretching has beentaken into account. Based on the geometric nonlinear finite elementanalysis, the nonlinear dynamic equations including quadratic and cubicnonlinearities are derived. These equations are solved by theincremental harmonic balance (IHB) method. To show the effectiveness andversatility of this method, some typical examples for a wide variety ofvibration problems including fundamental resonance, super- andsub-harmonic resonance, and combination resonance of plane structuressuch as beams, shallow arches and frames are computed. Most of theseexamples have not been studied by other researchers before. Comparisonwith previous results are also made.     

玻璃态聚合物银纹化过程的数值模拟

银纹化是玻璃态聚合物材料所特有的一种现象。本文在代表体积单元中嵌入能够刻划银纹萌生与生长的银纹单元，运用有限元方法对银纹化过程进行了数值模拟。银纹化过程中的最大主应力矢量图说明计算模型以及计算方法是比较合理的。而且，本文所揭示出来的银纹化过程的规律与实验中观察到的现象是吻合的。     

Self-adaptive one-dimensional nonlinear finite element method based on element energy projection method

The element energy projection （EEP） method for computation of super- convergent resulting in a one-dimensional finite element method （FEM） is successfully used to self-adaptive FEM analysis of various linear problems, based on which this paper presents a substantial extension of the whole set of technology to nonlinear problems. The main idea behind the technology transfer from linear analysis to nonlinear analysis is to use Newton＇s method to linearize nonlinear problems into a series of linear problems so that the EEP formulation and the corresponding adaptive strategy can be directly used without the need for specific super-convergence formulation for nonlinear FEM. As a re- sult, a unified and general self-adaptive algorithm for nonlinear FEM analysis is formed. The proposed algorithm is found to be able to produce satisfactory finite element results with accuracy satisfying the user-preset error tolerances by maximum norm anywhere on the mesh. Taking the nonlinear ordinary differential equation （ODE） of second-order as the model problem, this paper describes the related fundamental idea, the imple- mentation strategy, and the computational algorithm. Representative numerical exam- ples are given to show the efficiency, stability, versatility, and reliability of the proposed approach.     

On the influence of singular-type finite elements on the critical force in studying the buckling of a circular plate with a crack

The axisymmetric buckling (delamination) of a circular disk (plate) with a penny-shaped crack is analyzed using a continuum model, piecewise-homogeneous model, and the three-dimensional linearized theory of stability. The FEM is used. The analysis is carried out using various singular and ordinary finite elements. The numerical results obtained indicate that it is not necessary to use singular finite elements to solve the problem Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 43, No. 9, pp. 120–129, September 2007.     

THE PARAMETRIC VARATIONAL PRINCIPLE AND NON-LINEAR FINITE ELEMENT METHOD FOR ANALYSIS OF ASTROMESH ANTENNA STRUCTURES

针对大型周边桁架式索网天线由拉索拉压模量不同引起的本构非线性和结构大变形引起的几何非线性问题,给出了基于参变量变分原理的几何非线性有限元方法. 首先针对含预应力索单元拉压模量不同分段描述的本构关系,通过引入参变量,导出了基于参变量及其互补方程的统一描述形式,避免了传统算法需要根据当前变形对索单元张紧/松弛状态的预测,提高了算法收敛性. 然后利用拉格朗日应变描述索网天线结构大变形问题,结合几何非线性有限元法,建立了基于参变量的非线性平衡方程和线性互补方程;并给出了牛顿-拉斐逊迭代法与莱姆算法相结合的求解算法. 数值算例验证了本文提出的算法比传统算法具有更稳定的收敛性和更高的求解精度,特别适合于大型索网天线结构的高精度变形分析和预测.     

广义节点有限元法

应用流形方法思想,通过引入广义节点的概念,对传统有限元方法进行改进,建立了可具有任意高阶多项式托值函数的广义节点有限元方法,计算结果表明,广义节点有限元方法较之传统有限元方法有较高的精度。     

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。