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In conjunction with the homogenization theory and the finite element method, the mathematical models for designing the corss-section
of composite shafts by maximizing the torsion rigidity are developed in this paper. To obtain the extremal torsion rigidity,
both the cross-section of the macro scale shaft and the representative microstructure of the composite material are optimized
using the new models. The micro scale computational model addresses the problem of finding the periodic microstructures with
extreme shear moduli. The optimal microstructure obtained with the new model and the homogenization method can be used to
improve and optimize natural or artificial materials. In order to be more practical for engineering applications, cellular
materials rather than ranked materials are used in the optimal process in the existence of optimal bounds for the elastic
properties. Moreover, the macro scale model is proposed to optimize the cross-section of the torsional shaft based on the
tailared composites. The validating optimal results show that the models are very effective in obtaining composites with extreme
elastic properties, and the cross-section of the composite shaft with the extremal torsion rigidity.
The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172078 and 10102018) 相似文献
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4-node, 8-node and 8(4)-node quadrilateral plane isoparametric elements are used for the solution of boundary value problems in linear isotropic Cosserat elasticity. The patch test is applied to validate the finite elements. Engineering problems of stress concentration around a circular hole in plane strain condition and mechanical behaviors of heterogeneous materials with rigid inclusions and pores are computed to test the accuracy and capability of these three types of finite elements.The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10225212, 50178016, 10421002) and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University of China The English text was polished by Keren Wang. 相似文献
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本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元GCR24。它在四个角点处各有六个自由度,总共二十四个自由度。作为一种极限协调元,单元的收敛性得到保证,并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验,表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠、计算精度高的优质单元。 相似文献
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构建航天飞行器的结构有限元模型是准确模拟飞行仿真、完成飞行器在轨飞行阶段结构故障监测和诊断的基础。采用细长体飞行器简化梁模型,提出新的基于CUDA(Compute Unified Device Architecture)的有限元单元刚度矩阵生成和总刚度矩阵组装算法。依据梁单元矩阵的对称性,结合GPU硬件架构提出并行生成算法并进行改进。为有效减少装配时间,在装配过程中采用着色算法,提出了基于GPU(Graphics Processing Unit)共享内存的非零项组装策略,通过在不同计算平台下算例对比,验证了新算法的快速性。数值算例表明,本文算法的求解效率较高,针对一定计算规模内的模型可满足快速计算与诊断的实时性要求。 相似文献
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针对水力压裂过程中采用的人工应力遮挡控制缝高技术,通过室内物理模拟实验,在转向剂浓度一定的条件下考虑携带液与地层压差、渗流量、时间等因素,采用电测法对人工岩芯表面应变进行了测试;利用非线性有限元方法对裂缝尖端应力进行计算,研究了转向剂形成人工应力遮挡的作用效果。结果表明采用转向剂可以建立3~4MPa的人工应力遮档,对采用转向剂的压裂设计和施工参数提出了建议。 相似文献
99.
正交各向异性厚板的边界元解法 总被引:1,自引:1,他引:1
本文利用 Hormander 算子法和平面波分解法导出了计入剪切变形的正交各向异性厚板的基本解。建立了计入剪切变形的正交各向异性厚板的边界积分方程。文中详细地讨论了基本解的数值计算,并用边界元法分析了一些算例。 相似文献
100.
阻尼介质对塑性薄壳的影响的近似解法 总被引:2,自引:0,他引:2
本文针对承受均布冲击侧压的固支圆柱壳,联合应用拉普拉斯变换和最小二乘法求解阻尼介质对其塑性动力响应的影响,并对计算结果进行了讨论.当阻尼系数 r→0时,文中结果与无阻尼情况一致.根据计算结果,画出阻尼介质对壳体运动时间及中央面最终挠度的影响曲线,结果较合理. 相似文献