基于实体造型的三维有限元网格自动剖分

本文叙述了用八叉树法对三维实体进行有限元网络自动剖分算法的设计和实现。本文的算法对传统的八叉树法进行了一系列的改进，包括新型数据结构的建立，对八叉树结点属性判断算法的改进，边界结点体处理方法的改进等。使得本文的算法既保持了传统算法中自动化程度高、层次结构分明、适于再进行网格加密等特点，又克服了其所需存贮空间大、执行速度慢、边界处理复杂，边界单元形状质量不好等缺点，使算法的实现取得了令人满意的结果。     

改进的栅格法有限元网格剖分

提出一种改进的栅格法网格剖分算法,该算法综合了栅榕法和Delaunay算法的优点,生成了四边形和三角形混合单元,保证了整体性能与局部性态最优,满足汽车覆盖件冲压成形模拟软件对有限元网格质量的需求.实践证明,本文提出的改进的栅格法网格剖分算法可行有效,生成网格的质量高,程序容易实现.该算法已经成功集成到商业化冲压成形模拟软件KMAS中.     

有限元网格自动生成及绘制中的实用处理技巧

提出了超大单元、结点归一化相对距离判别法这一快速三维自动剖分技术，针对大型水工建筑物的特点，给出了几种常遇问题的实用处理方法；还给出了适合工程实际的超大面判断立体消隐图绘制法和基于Ａｕｔｏｌｉｓｐ语言及Ａｕｔｏ－ＣＡＤ的立体图处理方法．     

一种复合材料实体的快速剖分算法

剖分是进行有限元计算的前期工作，它主要是通过网格化，将实体划分成具有相同类型的单元。本文采用由外向内的部分思路，利用10节点四面体等参数单元，实现了对三维不对称实体的网格剖分。计算结果表明，使用本文的剖分算法进行后期的有限元计算是十分理想的。     

混凝土细观随机骨料结构与有限元网格剖分

在细观层次上,混凝土被认为是一种由粗骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所组成三相非均质复合材料。本文首先基于蒙特卡罗随机抽样原理,用“取和放”方法在计算机上产生形状、尺寸和骨料颗粒分布与真实混凝土相似的随机骨料结构,再使用有限元分析软件ANSYS对骨料区域及砂浆区域分别划分网格,并编程在骨料和砂浆之间生成三角形三结点可控制厚度粘结单元,从而使三相网格缝合为一个整体,为混凝土非线性有限元分析提供可靠的细观计算模型。最后利用建立的模型进行混凝土轴心受拉和轴心受压的仿真模拟,在细观层次研究的基础上揭示出混凝土的宏观力学性能。     

基于AutoCAD的有限元建模系统AutoFEM

介绍了基于ＡｕｔｏＣＡＤ平台开发应用程序的主要特点和在ＡｕｔｏＦＥＭ中采用的软件接口方案，数据模型及所见即所得等。     

三维前处理有限差分网格剖分技术的研究

针对三维流体弹塑性计算程序MMIC-3D计算网格为直六面体网格的特点,开发出了三维前处理程序MESH-3D.MESH-3D可进行复杂实体建模,并完成实体模型的有限差分网格剖分.MESH-3D采用CSG和STL模型两种建模方式.针对CSG实体,采用实体逐层求取轮廓线的剖分算法;针对STL模型,采用基于边的整体切片法的剖分...     

复杂三维组合曲面的有限元网格生成方法

提出一种基于映射法的复杂三维组合曲面的有限元网格全自动生成方法。通过引入虚边界解决了闭合曲面在参数域中边界不完整的问题；通过调节虚边界提高了复杂组合曲面网格生成的质量。改进二维多边形区域的裁减算法，解决了闭合曲面在参数空间中的边界环形成问题。对曲面片公共边界进行统一离散化处理，以满足有限元网格的相容性要求。以边界表示(B—Rep)数据结构为基础，实现了组合曲面全自动网格剖分的总成算法．改进了曲面网格剖分布点算法，并结合局部连接、诊断交换等技术，优化了网格的整体质量。     

基于四叉树法的有限元网格自动生成及凝聚方法

本文介绍了用于有限元网格自动划分的四叉树方法及相应的非均匀网格的生成方法－－网要各凝聚法，此方法可以用于处理任意形状的单连通或多连通的平面结构，其边界以折线及二次曲线描述。相应的网格生成器用户界面友好，极少需要人工干预。所生成的单元大多为四边形元，在边界处理时用了少量三角元，所有单元性态良好，非均匀网格可以实现多处，多重加密。     

基于Windows的有限元建模程序GEFEM

ＭＳＷｉｎｄｏｗｓ是新一代图形软件开发的标准平台，ＧＥＦＥＭ是基于该平台开发的交互式有限元建模程序，它同网格剖分程序配合，完整地实现了人机交互的有限元前置处理。本文介绍了Ｗｉｎｄｏｗｓ编程的一些主要特点和在ＧＥＦＥＭ中采用的内存管理、图形函数接口，消息处理和图形界面设计等方法     

混合专家系统及其在有限元模型化中的应用

本文结合传统专家系统和人工神经网络的优势建立了混合专家系统模型，并在此基础上建立了“飞机结构机身框有限元模型化专家系统”，能够自动地实现机身框一类结构的有限元模型化，本文采用人工神经网络解决结构类型的分类和识别、采用知识系统解决单元自动选取都取得了良好的效果。     

粘弹性固体的精细积分有限元算法

粘弹性固体本构方程的数学表达式分为微分型和积分型两种,其数值求解主要是时域上离散计算。文中从微分型表达式出发导出其状态空间方程的数学表达式,通过严格推导论证了它与微、积分型表达式的等价性;引入状态空间方程,从而利用精细积分格式来求解粘弹性固体本构方程;给出了粘弹性固体本构方程的精细积分有限元算法,为求解粘弹性固体本构方程的数值解提供了一个新的途径,具有计算简便,求解精度高等优点。     

A comparison of boundary element and finite element methods for modeling axisymmetric polymeric drop deformation

A modified boundary element method (BEM) and the DEVSS‐G finite element method (FEM) are applied to model the deformation of a polymeric drop suspended in another fluid subjected to start‐up uniaxial extensional flow. The effects of viscoelasticity, via the Oldroyd‐B differential model, are considered for the drop phase using both FEM and BEM and for both the drop and matrix phases using FEM. Where possible, results are compared with the linear deformation theory. Consistent predictions are obtained among the BEM, FEM, and linear theory for purely Newtonian systems and between FEM and linear theory for fully viscoelastic systems. FEM and BEM predictions for viscoelastic drops in a Newtonian matrix agree very well at short times but differ at longer times, with worst agreement occurring as critical flow strength is approached. This suggests that the dominant computational advantages held by the BEM over the FEM for this and similar problems may diminish or even disappear when the issue of accuracy is appropriately considered. Fully viscoelastic problems, which are only feasible using the FEM formulation, shed new insight on the role of viscoelasticity of the matrix fluid in drop deformation. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

广义节点有限元法

应用流形方法思想,通过引入广义节点的概念,对传统有限元方法进行改进,建立了可具有任意高阶多项式托值函数的广义节点有限元方法,计算结果表明,广义节点有限元方法较之传统有限元方法有较高的精度。     

基于开放式结构有限元系统 SiPESC.FEMS平板壳单元研发

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。     

Mesoscopic characterization and modeling of microcracking in cementitious materials by the extended finite element method

This study develops a mesoscopic framework and methodology for the modeling of microcracks in concrete. A new algorithm is first proposed for the generation of random concrete meso-structure including microcracks and then coupled with the extended finite element method to simulate the heterogeneities and discontinuities present in the meso-structure of concrete. The proposed procedure is verified and exemplified by a series of numerical simulations. The simulation results show that microcracks can exert considerable impact on the fracture performance of concrete. More broadly, this work provides valuable insight into the initiation and propagation mechanism of microcracks in concrete and helps to foster a better understanding of the micro-mechanical behavior of cementitious materials.     

功能梯度材料板件三维分析的半解析梯度有限元法

将半解析有限元与梯度有限元相结合,形成一种半解析梯度有限元来求解功能梯度材料板件问题。该方法兼有有限元法的适应性强、程序统一,半解析有限元法的节省单元与计算工作量,梯度有限元法的适应构件内部材料性能任意梯度分布等特点,并实现用一维数值计算给出构件三维分析结果。算例分析表明了方法的精度、功能与上述特点,充分揭示了功能梯度材料板件力学响应的三维形态。半解析梯度有限元法可推广应用到其他功能梯度材料面结构的各类分析中。     

A 3D finite element ALE method using an approximate Riemann solution

Arbitrary Lagrangian–Eulerian finite volume methods that solve a multidimensional Riemann‐like problem at the cell center in a staggered grid hydrodynamic (SGH) arrangement have been proposed. This research proposes a new 3D finite element arbitrary Lagrangian–Eulerian SGH method that incorporates a multidimensional Riemann‐like problem. Two different Riemann jump relations are investigated. A new limiting method that greatly improves the accuracy of the SGH method on isentropic flows is investigated. A remap method that improves upon a well‐known mesh relaxation and remapping technique in order to ensure total energy conservation during the remap is also presented. Numerical details and test problem results are presented. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Adaptive finite element method for analysis of pollutant dispersion in shallow water

A finite element method for analysis of pollutant dispersion in shallow water is presented. The analysis is divided into two parts ： （ 1 ） computation of the velocity flow field and water surface elevation, and （2） computation of the pollutant concentration field from the dispersion model. The method was combined with an adaptive meshing technique to increase the solution accuracy, as well as to reduce the computational time and computer memory. The finite element formulation and the computer programs were validated by several examples that have known solutions. In addition, the capability of the combined method was demonstrated by analyzing pollutant dispersion in Chao Phraya River near the gulf of Thailand.     

基于等几何分析的比例边界有限元方法

提出了一种具有比例边界有限元的半解析特性和等几何分析的几何特性的新方法。该新方法是在比例边界有限元框架中用NURBS曲线或曲面精确描述域边界几何形状,同时域边界位移场采用描述几何形状的NURBS形函数等参构造。这种新方法具有比例边界有限元固有的径向解析特性和NURBS的高阶连续性的优点。数值算例显示,与传统的比例边界有限元相比,基于等几何分析的比例边界有限元方法提高了域边界单元和域内应力场的连续性,减少了计算自由度。应用此方法可以用较少的计算自由度获得更高连续阶和更高精度的位移、应力和应变场。