扩展有限元法(XFEM)及其应用

扩展有限元法(extended finite element method, XFEM)是1999年提出的一种求解不连续力学问题的数值方法, 它继承了常规有限元法(CFEM) 的所有优点, 在模拟界面、裂纹生长、复杂流体等不连续问题时特别有效, 短短几年间得到 了快速发展与应用. XFEM与CFEM的最根本区别在于, 它所使用的网格与结构内部的几何或 物理界面无关, 从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格剖分所带 来的困难, 模拟裂纹生长时也无需对网格进行重新剖分. 重点介绍XFEM的基本原理、 实施步骤及应用实例等, 并进行必要的评述. 单位分解概念保证了XFEM的收敛, 基于此, XFEM 通过改进单元的形状函数使之包含问题不连续性的基本成分, 从而放松对网格密度的过分要 求. 水平集法是XFEM中常用的确定内部界面位置和跟踪其生长的数值技术, 任何内部界面 可用它的零水平集函数表示. 第2和第3节分别简要介绍单位分解法和水平集法; 第4节和第5节介绍XFEM的基本思想、详细实施步骤和若干应用实例, 同时修正了以往文 献中的一些不妥之处; 最后, 初步展望了该领域尚需进一步研究的课题.  

任意拉格朗日—欧拉描述法研究进展

任意拉格朗日描述综合了纯拉格朗日和纯欧拉描述的优点，克服了各目的缺点，成为非线性连续介质力学中大变形分析的非常有效的方法。本文论述了ＡＬＥ法的研究进展及其在流动流体动力学、流体－结构相互作用、加工成型、碰撞、接触等大变形问题中的应用。  

不同型面微孔对激光加工多孔端面机械密封性能的影响

考虑密封端面液膜中的空化现象,建立了激光加工多孔端面机械密封(LST-MS)的理论分析模型,应用有限元方法研究了矩形面、椭圆面、球缺面和抛物面等4种不同型面微孔LST-MS的密封特性参数,包括端面开启力、液膜刚度和摩擦扭矩等受微孔几何结构参数的影响规律,给出了上述LST-MS在最大液膜刚度条件下微孔的最优面积密度和最优深径比.结果表明,矩形型面微孔LST-MS拥有最佳的综合性能,研究结果具有较强的理论与工程应用价值.  

断裂过程的有限元模拟

讨论了材料断裂过程的有限元模拟技术。基于自适应有限元的一般原理，并针对多相材料的裂纹扩展的特点，提出了一种简化的高精度和高效率有限元网格的动态重新划分策略。裂纹被假设沿着单元之间的路径连续扩展，利用节点力释放技术生成新的裂纹自由表面，发展了一种可随裂尖连续移动的网格动态加密和释放方法。这种方法已在各种裂纹问题中得以实现与应用。  

板弯曲求解新体系及其应用

建立平面弹性与板弯曲的相似性理论，给出了板弯曲经典理论的另一套基本方程与求解方法，然后进入哈密顿体系用直接法研究板弯曲问题．新方法论应用分离变量、本征函数展开方法给出了条形板问题的分析解，突破了传统半逆解法的限制．结果表明新方法论有广阔的应用前景．  

有限元边坡稳定分析方法及其应用

本文介绍了一种基于有限元应力分析的边坡稳定评价方法，讨论了边坡稳定安全系数定义的物理意义，介绍了搜索最危险滑动面的广义数学规划命题和模式搜索方法，同时给出了该方法的计算结果与其它方法计算结果的对比算例以及该方法的应用实例。  

雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力学机制研究

通过相似材料模拟试验的方法研究了双轴压缩载荷作用下闭合雁形裂纹的起裂、扩展和岩桥的贯穿机理，得到了双轴压缩载荷作用下，不同方位雁形裂纹的开裂角、起裂载荷、岩桥贯通载荷及临界失稳载荷等重要的断裂力学参数，提出岩桥的破坏模式有剪切破坏、拉剪复合破坏和翼裂纹扩展三种  

非接触式气体润滑密封变形的数值分析

针对离心泵用非接触式螺旋槽气体润滑密封，通过采用有限元法求解描述密封端面间气体流动的雷诺方程，计算了不同约束、不同结构的静密封环和配对动密封环的力变形、端面泄漏量、开启力及气膜刚度等参数，分析了变形对密封特性的影响．结果表明：密封环的力变形使得端面气膜形状大多呈发散型，约束对其变形大小具有重要影响，选择合适的约束可以减小密封面转角、提高气膜刚度、增强密封工作稳定性；变形对密封的开启力影响不大，但变形导致泄漏量增大，并明显改变气膜刚度。  

结构动力模型修正技术的发展

在计算机技术飞速发展之前，为了了解航天器在极端载荷情况 下的力学行为，通常采用足尺结构星试验的办法.结构星试验方法用于 结构的分析和力学行为预测，存在着耗资较大和周期较长的不足.随着 数值分析技术的发展，用有限元分析结合模型修正技术代替大型试验 已经成为可能.本文评述了自上个世纪70年代末期以来结构动力模型修 正技术的发展，包括早期直接对总体矩阵的修正技术，还有从90年代 初期发展起来的对矩阵元素或设计参数进行修正的技术.总结了元素型 修正方法中的迭代法、优化法以及摄动法，其中包括考虑了试验误差 的统计算法和大型复杂结构修正的遗传算法.介绍了模型修正技术中的 自由度匹配技术、灵敏度分析技术和对模型修正方法的有效性进行检 验的一些经验标准，归纳了目前模型修正技术还需要解决的一些关键 技术问题.  

现代结构系统可靠性评估理论研究进展

简要介绍大型结构系统可靠性评估理论的发展概况，对各个时期有代表性的估算方法进行了比较系统的分析，重点阐述了复杂系统可靠性精确评估理论的整体框架，对近年来兴起的随机有限元法，直接ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟法，响应面法和广义失效面及广义母体分布重构方法的应用前景作了粗略的预测。