有限元分析中的计算机图形显示技术

本文介绍有限元分析中各种图形的计算机显示方法以及软件设计的基本技巧,分析了变位图、等值线图的绘制原理,讨论了有限元图形的局部放大及裁剪技术。     

冷轧带钢整体和局部屈曲及后屈曲的有限元分析

采用通用的有限元分析软件ＡＮＳＹＳ,建立了冷轧宽薄板二维有限元模型,分析计算在不同应力形式下,不同宽厚比的带材屈曲失稳特性及后屈曲变形路径,基于该计算结果建立的板形控制目标已在现场调试通过,实践证明它的效果良好。     

冷轧带钢板形屈曲变形失稳限的有限元分析

采用ANSYS有限元仿真分析方法研究冷轧宽带钢板形屈曲失稳特性。利用ANSYS的几何非线性求解模块,建立宽薄带钢二维有限元模型,分析不同形式载荷、厚宽比和张应变下的屈曲失稳过程,计算板形屈曲变形失稳限。分析结果表明:边中复合浪的临界失稳载荷最大,中浪的较大,边浪的最小;边中复合浪的屈曲半波长为板宽的50%～60%,中浪与单边浪为80%左右,对称双边浪约为70%;在同样载荷下,随着厚宽比或张应变的增加,临界失稳限呈增长趋势,并且复杂浪形的临界失稳限增长速度明显大于简单浪形的增长速度。     

箱形截面拱的有限元屈曲分析

本文采用八节点三维等参元,对于具有箱形截面的抛物线拱进行了整体空间稳定性分析,计算结果和模型试验结果符合较好。     

带接触环的双钢管约束屈曲支撑有限元分析

约束屈曲支撑因在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,在弱震作用下就可能提早屈服耗能,保护主体结构不受破坏,在强震作用大量吸收能量,提高结构安全度.对双钢管约束屈曲支撑进行改造,在内核中部和端部增设接触环.对该支撑进行有限元数值模拟.结果表明,这种防屈曲支撑具有良好的耗能能力和受力性能,改善了常用防屈曲支撑所出现的连接困难等问题.     

基于图形处理器的邻接矩阵算法

本文提出一种基于图形出理器的并行邻接矩阵算法,算法利用了图形处理器子素级的向量处理能力完成对n个数据点邻接矩阵的计算,将提出算法与现有算法进行的性能对比分析表明：本算法明显改进了现有文献的研究结果,是一种低成本的邻接矩阵算法。     

对圆薄板屈曲响应有限元分析的研究

文章利用有限元软件对圆形薄板的屈曲问题进行了计算,在不同的计算单元模式下,计算结果差异很大.选取的单元形式合适时,计算结果与理论分析一致.结果表明,常用的板和壳单元对于薄板的屈曲问题有着一定的局限性.在进行有限元软件计算时,选择合适的单元非常重要.     

复合材料加筋板剪切屈曲有限元分析

为研究加筋板结构在板边界受到集中载荷和分布载荷下的屈曲特性,应用有限元软件ANSYS对复合材料加筋板在纯剪切条件下的屈曲行为进行数值模拟,分析其在不同加载条件下的屈曲模态。结果表明：均布载荷时,屈服载荷最大,结构最稳定;集中载荷时,屈服载荷较小,稳定性较好;部分分布载荷时,屈服载荷最小,稳定性最差。分析结果可为优化设计和工程应用提供理论参考。     

免拆模薄壁剪力墙体非线性有限元分析

免拆模薄壁剪力墙复合体系是开发新材料新技术替代粘土砖研究探索的一个重要领域.当剪力墙的厚度突破了最小数值的限定,其自重小、刚度小、延性好;当剪力墙配筋仅为钢丝网片时,能有效地限制斜裂缝开展,使斜裂缝较均匀分布.通过对墙体的非线性有限元分析,对墙体的受力破坏过程,裂缝发展情况,应力应变分布情况,来验证墙体的各种性能的优劣,并和试验数据进行了对比.据此可以提出该体系能满足地震区的设计要求,可达到良好社会经济的目的.     

基于图形处理器的格子Boltzmann方法计算

由于图形处理器(GPU)最近几年迅速发展,基于GPU的计算作为一个新的研究方向已经引起越来越多人的关注.在综述国内外最新文献的基础上,从介绍GPU的高性能开始,分析GPU本身的特性,介绍GPU的计算模型并分析其流水线结构,阐述如何对GPU进行编程,并初步实现基于GPU的格子Boltzmann方法（LBM）计算.     

基于图形处理器的增强现实自然特征注册算法

传统的基于中央处理器(CPU)的计算架构已无法满足增强现实(AR)三维注册技术实时运行要求。针对该问题,该文提出采用现代多核异构、大规模并行处理功能的通用图形处理器(GPGPU)来加速和优化AR三维注册算法,研究了在GPU上实现类似特征提取和匹配等AR三维注册核心技术的基础理论、方法和实验。结果表明,通过模块划分和优化后的图像特征提取SIFT算法、随机采样等,能够充分挖掘AR三维注册算法的并行运算潜力,对于640*480像素的图像序列,注册算法能够达到15帧/秒,有效地提高运算实时性。     

基于图形处理器的锥束CT快速迭代重建算法

提出了一种基于图形处理器实现的锥束CT图像迭代重建算法.该算法将三维纹理作为被重建物体的离散模型,基于射线投射方法实现了锥束CT的正投影计算;通过反向逐层映射到三维纹理实现了反投影计算;采用多纹理融合等技术完成了图像校正和投影校正.与经典的TMA-SART算法比较,作者算法运算速度快,占用显存少,支持全浮点精度运算,且易于在算法中添加先验知识和约束条件.通过对Shepp-Logan模型的图像迭代重建实验,验证了该算法的优势.     

二维FFT在GPU上的并行实现

FFT算法是高度并行的分治算法,因此适合在GPU（Graphics Processing Unit,图形处理器）的CUDA（Compure Unified Device Architecture,计算统一设备体系结构）构架上实现．阐述了GPU用于通用计算的原理和方法,并在Geforce8800GT平台上完成了二维卷积FfTr的运算实验．实验结果表明,随着图像尺寸的增加,CPU和GPU上的运算量和运算时间大幅度增加,GPU上运算的速度提高倍数也随之增加,平均提升20倍左右．     

图形处理器在分层聚类算法中的通用计算研究(英文)

ROCK是一种采用数据点间的公共链接数来衡量相似度的分层聚类方法,这种方法对于高维、稀疏特征的分类数据具有高效的聚类效果。其邻接度矩阵计算是影响其时间复杂度的关键步骤,将图形处理器(GUP)强大的浮点运算和超强的并行计算能力应用与此步骤,而其余步骤由CPU完成,这种基于GUP的ROCK算法的运算效率在AMD 643500+CPU和NVIDIA GeForce 6800 GT显卡的硬件环境下经过实验测试,证明其运算速度比完全采用CPU计算速度要快。这种改进的分层聚类算法适合在数据流环境下对大量数据进行实时高效聚类操作。     

三维不规则窦房结电生理模型的建立及其图形实现

针对窦房结三维电生理建模复杂、仿真运算量大等问题,提出了一种有效的解决方法。首先利用建模软件建立右心房三维不规则立体模型,再利用网格划分软件剖分为四面体网格,最后根据网格的位置赋予窦房结和心房细胞属性建立电生理模型。数值解算时采用算子分裂法和有限体积法,分别对反应-扩散方程和单纯描述电扩布的微分方程进行了处理,同时利用高性能图形处理单元(GPU)在CUDA(compute unified device architecture)编程环境下实现程序的并行加速。另外,从减少CPU和GPU间的数据交换频率、参量存储方式等多方面对程序加以优化。计算结果表明,所建模型无论是单细胞动作电位还是膜电位的传导均符合正常的电生理特征。通过与串行程序及基于4核8线程CPU编写的共享内存式OpenMP并行程序进行比较,基于GPU的CUDA程序可将运行耗时减少90%以上,CPU和GPU间的数据交换仅占总耗时的3%,且组织模型越大,网格划分越细致,GPU的加速效果愈显著。     

工程CAD中的图形处理算法

对工程CAD中图形处理的算法问题进行了深入讨论,这些算法的应用有助于提高工程设计、管理工作的质量以及快速应变能力和科学化水平.     

提花CAD中的图形处理

二维周期图形在工艺美术，纺织、广告等领域有着重要的应用背景，本文提出了一种基于元图形的周期图形算是方法，基元图形由于其拓扑特性的改变，使得现有二维图形学的一些概念和方法不能直接地应用，为此，本文讨论了基元图形的性质，并在此基础上提出了基元图形处理的一些概念和实现方法，将该法用于实际提花ＣＡＤ系统，获得了满意的结果。     

从计算机图形处理回溯到数学建模

图形、图像制作是计算机应用的一个重要领域,其中可视化软件的广泛使用,体现了方便,快捷的优点,但对于专业模型设计人员来说。因为没有数学建模平台,使其功能受限。灵活性较差,非可视化软件的应运而生,使图形、图像制作具有了很好的数学建模平台．笔者利用多元样条函数算法,建立一个棱角磨光的四棱锥,验证非可视化软件在数学建模方面的优点．     

在VB中使用DirectX-3D处理三维图形

给出了在 VB环境下使用 Direct X- 3D处理三维图形的基本原理和方法 ,包括采用三角形拼合法拟合三维图形数据源文件的建立、在 VB中 Direct X库文件的引用、三维视场的创建 ,介绍了三维图形的旋转、缩放、设置造型方式 3种基本操作及实现方式 ,并给出了相应的计算机程序代码。结合 CAD应用软件的开发 ,指出借助 Direct X-3D与 VB,VC等高级语言的接口 ,可以提高应用软件的三维图形处理能力。