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1.
采用非协调元的连续体拓扑优化设计   总被引:15,自引:1,他引:14  
袁振  吴长春 《力学学报》2003,35(2):176-180
介绍了满足分片检验条件的一种非协调元,推导了结构拓扑优化设计中数值计算和敏度分析的基本方程,给出了数值算例,并对协调等参元和非协调元的拓扑优化结果进行了对照,最后的优化结果表明:采用非协调元所得的优化解已经能够使用,如果再实施过滤技术,设计区域中的中间密度单元明显减少,优化结果会更加精致;使用两类单元的求解效率和优化迭代次数相近;非协调元比等参元具有更高精度的拓扑优化结果。能进一步克服棋盘格式。  相似文献
2.
纺织结构复合材料力学性能的实验研究   总被引:14,自引:1,他引:13  
孙慧玉  吴长春 《实验力学》1997,12(3):335-341
本文通过实验测定了三维编织结构复合材料侧边未切割、受切割和中央钻孔试件的拉伸性能,对比了受切割和未切割纤维对于试件侧边拉伸应变的影响,并且讨论了拉伸失效的机理和原因.发现受切割和钻孔试件的拉伸性能低于未加工试件的性能,受切割侧边的拉伸应变高于未切割侧边的拉伸应变,三维编织结构复合材料的拉伸失效主要由纤维断裂引起的.文中还对三维编织结构复合材料的孔边应力集中现象进行了研究,并进行了深入分析,得到一个重要结论,即四步法复合材料的孔边应力集中系数比传统层板复合材料和金属材料的低.从这个意义上说,三维编织结构复合材料适合于作为含孔结构的连接件.  相似文献
3.
复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计   总被引:5,自引:1,他引:4  
袁振  吴长春 《力学学报》2003,35(1):39-42
提出复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计新模型,模型的优化目标是获得具有最大宏观剪切特性加权和的单胞形式.通过模型和均匀化方法及优化技术可以获得优化的微结构单胞,进而改善或者得到最优宏观弹性特性的复合材料.为了便于制造和应用,胞体材料用来获得复合材料的极值剪切模量.最后的优化结果表明,该模型连同数值处理技巧可以非常有效地实现微结构的拓扑优化设计.  相似文献
4.
用于几何非线性分析的内参型非协调元法   总被引:3,自引:0,他引:3  
吴长春  焦兆平 《力学学报》1993,25(4):505-513
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。  相似文献
5.
基于Hellinger-Reissner变分原理的应变梯度杂交元设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
李雷  吴长春  谢水生 《力学学报》2005,37(3):301-306
从一般的偶应力理论出发,基于Hellinger-Reissner变分原理,通过对有限元离散体系的位移试解引入非协调位移函数,得到了偶应力理论下有限元离散系统的能量相容条件,并由此建立了应变梯度杂交元的应力函数优化条件.根据该优化条件,构造了一个C^0类的平面4节点梯度杂交元,数值结果表明,该单元对可压缩和不可压缩状态的梯度材料均可给出合理的数值结果,再现材料的尺度效应.  相似文献
6.
一种三维体罚平衡应力杂交元   总被引:1,自引:0,他引:1  
主要研究三维体罚平衡杂交元理论并建立相应的单元模型,采用罚平衡方法可以在不增中自由度的前提下,有效地扼制寄生应力,从而大幅度提高畸变网格下的计算精度,所给算例对8节点空间六面体单元(DM8)、优化杂交元和该文得出的单元进行了比较,证明了这一点,文中还尝试将该文 于方板和不可压缩问题的计算,得出了令人满意的结果。  相似文献
7.
基于平面偶应力-Reissner/Mindlin板比拟的偶应力有限元   总被引:1,自引:1,他引:0  
偶应力理论的有限元列式面临本质性的C1连续性困难.平面偶应力理论和Reissner/Mindlin板弯曲理论之间的比拟关系表明这两个理论系统的有限元的同一性,而R/M板有限元并不存在C1连续性困难.因此,研究将R/M板单元转化为具有一般位移自由度的平面偶应力单元的一般方法.根据这一方法,将典型的8节点Serendipity型R/M板单元Q8S转化为一个4节点12自由度的四边形平面偶应力单元,数值结果表明该单元具有良好的精度和收敛性.  相似文献
8.
陈海波  黄茂光 《上海力学》1996,17(4):305-312
位移杂交边界元法近年受到重视的一个研究方向,本文发现由基本解插值的场函数不能用来描述非齐次平衡方程问题,而这个问题在以往的列式中都被忽略了。  相似文献
9.
提出将无网格Galerkin法与有限元耦合的方法用于分析动态裂纹扩展问题,只在裂尖附近区域沿裂纹扩展方向布置无网格结点,而在其他区域采用一般的有限元,区域交界处的结点采用MLS方法插值,然后将求得的结点值再分配到有限单元的相关结点上,保证了无网格区域和有限元区域的交界处位移的连续。避免了网格的再生成,同时也克服了单纯使用无网格Galerkin法所带来的边界条件难处理及计算效率较低的缺点。数值算例显示这种方法是有效的。  相似文献
10.
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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