考虑动静摩擦影响的可接触型裂纹动态响应的隐式算法

提出一种考虑裂纹面摩擦影响的可接触型裂纹动力反应的时域隐式计算方法。这一方法不但可以较好地描述裂纹面间的碰撞过程及反映动接触时裂纹面间动、静摩擦力的影响，而且使动接触问题分析中的系统矩阵成为对称型式，在弹塑性有限元迭代过程中，无需增加额外的迭代即可求得较好的结果。数值结果表明本文方法具有良好的稳定性和较高的精度。     

摩擦接触弹塑性分析的数学规划法

本文提出摩擦接触弹塑性分析的数学规划法,是弹性接触问题解法的推广,使之能处理比例加载时的塑性效应。利用所导出接触问题总刚度阵的逆,结合参变量线性互补公式,仍可消去由接触单元而引入的惩罚因子。于是,可以获得一个弹塑性问题、弹性接触和弹塑性接触问题的有限元参数二次规划法模型。所选的几个实例说明了方法的实用性。     

弹塑性接触问题的非光滑非线性方程组方法

将求解三维弹性摩擦接触问题的非光滑非线性方程组方法推广到弹塑性(Mises材料)情形，提出了两种应用方法：一种是将非光滑非线性方程组方法和求解弹塑性问题常用的Newton—Raphson迭代方法结合起来；另一种是将问题写成统一的非光滑非线性方程组，直接求解。数值算例验证了两种方法的有效性，并进行了结果比较。     

高维非光滑动力系统的周期响应数值分析

本文研究以复杂弹塑性结构，含间隙或干摩擦的机械等为背景的高维非光滑动力系统周期响应的数值解法。提出了一种对短时间历程动响应进行曲线拟合后外推周期响应的迭代格式，改变了现有方法未充分利用动力系统内在特性及中间计算结果所含信息的不足，使计算效率有了阶次性的提高且收敛性能亦大为改善。     

大变形中摩擦接触问题的数值模拟及应用

大变形的摩擦接触是复杂的非线性问题 ,本文介绍了一种处理摩擦接触问题的数值方法。采用接触单元技术模拟接触界面 ,基于弹塑性理论形式的非经典Coulomb摩擦定律及罚函数方法建立了摩擦接触的增量本构关系。结合大变形的增量分析格式给出了积分摩擦接触本构方程的回映方法。这种处理摩擦接触问题的方法计算简单、使用方便。给出的计算实例及应用实例说明了方法的精度与稳定性     

三维摩擦接触问题的增量线性互补方法

借助罚因子建立了三维摩擦接触本构模型,接触条件被表示为类似于非关联流动的弹塑性本构关系的形式。采用增量描述,对Coulomb摩擦定律采用Taylor展开作线性近似,导出了接触问题的互补虚功方程,然后基于有限元离散建立了三维摩擦接触问题的增量线性互补方法。数值算例表明了本文方法的有效性。     

弹塑性摩擦接触问题形状设计灵敏度分析

提出了一种计算二维有限变形弹塑性摩擦接触问题形状设计灵敏度的算法. 采用主动集策略和mortar方法处理接触边线上的约束条件. 在mortar接触边线的切线和法线方向上采用相同的名义罚函数,提出基于名义罚函数的移动摩擦锥算法来正则化接触约束条件,发展了一种新的二维多体有限变形摩擦接触算法. 在此基础上, 通过将离散形式的摩擦接触问题控制方程对形状设计变量微分,得到了该路径相关问题的直接微分法解析设计灵敏度计算格式, 其节点位移灵敏度方程在每个增量步不用迭代、直接求解. 与国际上现有的二维多体有限变形摩擦接触问题的解析设计灵敏度算法相比,本算法不需分解为法向和切向推导,表达式较简洁,便于编程实现. 数值算例验证了算法的精度和有效性.      

岩体渗透结构类型的划分及其渗透特性研究

提出了一种计算二维有限变形弹塑性摩擦接触问题形状设计灵敏度的算法. 采用主动 集策略和mortar方法处理接触边线上的约束条件. 在mortar接触边线的切线和法线方向上 采用相同的名义罚函数,提出基于名义罚函数的移动摩擦锥算法来正则化接触约束条件,发 展了一种新的二维多体有限变形摩擦接触算法. 在此基础上, 通过将离散形式的摩擦接触问题 控制方程对形状设计变量微分,得到了该路径相关问题的直接微分法解析设计灵敏度 计算格式, 其节点位移灵敏度方程在每个增量步不用迭代、直接求解. 与国际上现有 的二维多体有限变形摩擦接触问题的解析设计灵敏度算法相比,本算法不需分 解为法向和切向推导,表达式较简洁,便于编程实现. 数值算例验证了算法的精度 和有效性.     

考虑摩擦三维弹塑性接触边界元法

边界元法与其它数值方法相比，由于具有应力和面力计算精度高的特点，非常适合于接触问题的分析，本文建立了考虑摩擦三维弹塑性接触问题的边界元法，采用此方法对板带轧制这一典型的弹塑性接触问题进行了分析，证明本文人出的方法是有效的。     

弹塑性接触问题神经网络计算模型

利用神经网络优化计算原理,引入LPNN(Lagrange Programming Neural Network)模型求解弹塑性摩擦接触问题,提高了神经网络计算精度。通过采用非线性函数作为神经元的传递函数,使神经网络的非线性问题同力学的非线性问题得到统一。最后对两个简单的弹塑性接触问题进行了数值仿真,验证了算法可行有效。     

Application of a new fast multipole BEM for simulation of 2D elastic solid with large number of inclusions

A fast multipole method (FMM) is applied for BEM to reduce both the operation and memory requirement in dealing with very large scale problems. In this paper, a new version of fast multipole BEM for 2D elastostatics is presented and used for simulation of 2D elastic solid with a large number of randomly distributed inclusions combined with a similar subregion approach. Generalized minimum residual method (GMRES) is used as an iterative solver to solve the equation system formed by BEM iteratively. The numerical results show that the scheme presented is applicable to certain large scale problems. The project supported by the National Nature Science Foundation of China (10172053) and the Ministry of Education     

Nonlinear Krylov subspace methods for solving nonsmooth equations

IntroductionConsider the nonsmooth equationsF(y)=0,(1)whereF:D Rn→Rn.In1993,Qi and Sun[1]proposed the generalized Newton method forsolving Eq.(1)yk 1=yk-Vk-1F(yk),(2)whereVk∈F(yk)is the generalized Jacobi matrixofF[2],F(y)=Co{lyii→myyi∈DF F(yi)},andpr…     

Effective numerical methods for elasto-plastic contact problems with friction

Several effective numerical methods for solving the elasto-plastic contact problems with friction are presented. First, a direct substitution method is employed to impose the contact constraint conditions on condensed finite element equations, thus resulting in a reduction by half in the dimension of final governing equations. Second, an algorithm composed of contact condition probes and elasto-plastic iterations is utilized to solve the governing equation, which distinguishes two kinds of nonlinearities, and makes the solution unique. In addition, Positive-Negative Sequence Modification Method is used to condense the finite element equations of each substructure and an analytical integration is introduced to determine the elasto-plastic status after each time step or each iteration, hence the computational efficiency is enhanced to a great extent. Finally, several test and practical examples are presented showing the validity and versatility of these methods and algorithms. The Project Supported by National Natural Science Foundation of China.     

Hybrid finite element/volume method for 3D incompressible flows with heat transfer

An implicit hybrid finite element (FE)/volume solver has been extended to incompressible flows coupled with the energy equation. The solver is based on the segregated pressure correction or projection method on staggered unstructured hybrid meshes. An intermediate velocity field is first obtained by solving the momentum equations with the matrix-free implicit cell-centred finite volume (FV) method. The pressure Poisson equation is solved by the node-based Galerkin FE method for an auxiliary variable. The auxiliary variable is used to update the velocity field and the pressure field. The pressure field is carefully updated by taking into account the velocity divergence field. Our current staggered-mesh scheme is distinct from other conventional ones in that we store the velocity components at cell centres and the auxiliary variable at vertices. The Generalized Minimal Residual (GMRES) matrix-free strategy is adapted to solve the governing equations in both FE and FV methods. The presented 2D and 3D numerical examples show the robustness and accuracy of the numerical method.     

极限下限分析的正交基无单元Galerkin法

基于极限分析的下限定理，建立了用正交基无单元Galerkin法进行理想弹塑性结构极 限分析的整套求解算法．下限分析所需的虚拟弹性应力场可由正交基无单元Galerkin法直接 得到，所需的自平衡应力场由一组带有待定系数的自平衡应力场基矢量的线性组合进行模 拟．这些自平衡应力场基矢量可由弹塑性增量分析中的平衡迭代得到．通过对自平衡应力场 子空间的不断修正，整个问题的求解将化为一系列非线性数学规划子问题，并通过复合形法 进行求解．算例表明该方法有效地克服了维数障碍问题，使计算效率得到了充分的提高，是 切实可行的．     

一种高效率弹塑性有限元分析新方法：增量杂交／混合修正弦线模量法

本文在文献[1]给出的放松应力增量平衡约束的修正余能广义变分原理基础上,提出一种高效率的弹塑性有限元分析的新方法——增量杂交/混合修正弦线模量法。该法保持了文[1]方法的全部优点,而在迭代过程中,依据材料的单向拉伸应力—应变关系,不断改变过渡区和塑性区单元柔度矩阵和塑性矩阵中的弹性模量;并在体积压缩模量不变假设下,相应地改变过渡区单元矩阵中的泊松系数。从而大大降低了迭代收敛次数和单刚计算量,提高了多类变量弹塑性有限元分析的计算效率和收敛精度。     

弹塑性体脆断相场模型的一致性无单元伽辽金法

采用无单元伽辽金法（EFG）对弹塑性体脆性断裂的相场模型进行了数值实现。利用无单元法便于构建高阶近似函数的优势，位移和相场均采用二阶移动最小二乘（MLS）近似。刚度阵的数值积分采用更为高效的二阶一致三点积分格式QC3（Quadratically Consistent 3-point integration scheme）。本构算法采用Newton-Raphson迭代和弹塑性一致性切线模量。数值结果表明了本文方法模拟弹塑性体脆性断裂的有效性。     

Dynamic characteristic analysis of a 3-D semi-submerged body as a fluid-structure interaction system

An Arnoldi‘s method with new iteration pattern, which was designed for solving a large unsymmetric eigenvalue problem introduced by displacement-pressure FE (Finite Element) pattern of a fluid-structure interaction system, was adopted here to get the dynamic characteristics of the semi-submerged body. The new iteration pattern could be used efficiently to obtain the Arnoldi‘s vectors in the shift-frequency technique, which was used for the zero-frequency problem. Numerical example showed that the fluid-structure interaction is one of the important factors to the dynamic characteristics of large semi-submerged thin-walled structures.     

A new approach for the computation of Hopf bifurcation points

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｐｅｎｄｅｎｔｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｒｏｂｌｅｍｆ(ｘ,λ) =0 ,　ｆ:Ｘ×Ｒ →Ｘ ,( 1 )ｗｈｅｒｅＸ=Ｒｎ,λｉｓｒｅａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ,ｆ∈Ｃｒ(ｒ≥ 2 ) .Ｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｒｏｂｌｅｍｃｏｕｌｄｂｅａｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎ ,ｂｕｔｈｅｒｅｗｅｗｉｌｌａｓｓｕｍｅｔｈａｔａｓｕｉｔａｂｌｅｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｈａｓｔｈ…     

FPM改进算法及在应力波传播问题中的应用A specified improved algorithm for Finite Particle Method and its application to wave propagation

有限粒子法(FPM)是传统SPH方法的重要发展,大大提高了边界区域粒子的计算精度。然而在迭代计算过程中,高耗时和潜在的数值不稳定性是制约FPM应用的关键因素。通过对FPM基本方程进行矩阵分解,建立了一种特殊格式的FPM改进算法。该方法保持FPM方法在边界区域较高计算精度的同时,成功地规避了传统FPM方法对系数矩阵可逆性的限制,大大提高了计算效率。最后,将改进算法在一维应力波传播问题中予以实现,获得了较好的数值结果。