有限元分析快速解法

基于结构分析有限元方程组的特征，提出了在刚度矩阵及其因子的超方程概念下的细胞稀疏索引存贮方案。与传统的稀疏索引存贮方案相比，它可以减少磁盘空间和内存的占用量约30％。同时，这一存贮方案也可以减少关于索引的操作.结合双向循环展开技术，发展了一种适合于多维有限元分析的快速稀疏直接静力求解方法。工程算例表明，所建议的方案在存贮量和速度方面显著地改进了直接求解法的效率。     

有限元分析快速直接求解技术进展

现代的有限元分析往往产生大规模的线性方程组, 它的求解效率是有限元分析中最关键的一环. 自20世纪90年代中期, 有限元的求解技术发生了巨大的变化, 传统的变带宽解法与波前法被稀疏解法所替代.这一替代为有限元分析带来了求解速度的突破, 它使得1万到10万个节点的实用三维有限元分析在微机上即时求解成为现实. 本文回顾非并行有限元快速直接求解技术在过去20年的发展, 着重讨论了填充元优化与浮点加速运算方法, 期望能引起同行的注意.      

A MODIFIED METHOD IN FINITE ELEMENT ANALYSIS WITH APPLICATION TO SIMPLE SHEARING

A modified technique called compatible stress iterative procedure isproposed in finite element analysis,which has well improved the conventionalweighted-residual method and was successful in dealing with the formation andlocalization process of shear banding.     

间断Galerkin有限元和有限体积混合计算方法研究

通过局部坐标变换而建立的非正交单元间断Galerkin(DG)有限元计算方法计算精度高， 但计算量大、内存需求大；而非结构网格有限体积方法虽然准确计算热流的问题目 前还没有完全解决，但其具有计算速度快和内存需求小的优点. 该研究是将有 限元和有限体积方法的优点结合，发展有限元和有限体积的混合方法. 在物面 附近黏性占主导作用的区域内采用有限元方法进行计算，在远离物面的区域采用快速的有限 体积方法进行计算，在有限元和有限体积方法结合处要保证通量守恒. 通过算例说明有 限元和有限体积混合方法既能保证黏性区域的热流计算精度和流场结构的分辨率，又能 降低内存需求和提高计算效率，使有限元方法应用于复杂外形(实际工程问题)的计 算成为可能.     

缆索吊装系统有限元分析中的滑轮单元

为精确模拟结构中的滑轮,建立了滑轮支承一段索的单元,它考虑了滑轮的半径. 该``滑轮单元'的中间节点在滑轮的中心,另两个节点为索段位于滑轮两侧的端点. 新单元通过自动调整索在滑轮两侧的长度,使单元达到平衡状态. 单元算法的推导基于有限元分析的基本原理,并利用了处于平衡状态时单元内力之间的关系. 介绍新单元的推导过程,算例验证了它的正确性,并显示了其在含有滑轮索结构有限元分析中的高效性和方便性.     

有限元分析中的最优离散化

系统的最优离散化具有很大的实用价值和理论意义。采用这种方法可以用最少的自由度得到最精确的数值解。本文给出了两种有代表性的方法,并收集了一些应用实例,其中包括笔者和刘永成、朱建中在Zienkiewicz指导下所作的一些工作。这种方法作为一种重分析方法不仅可用于线性问题,而且也可以用于具有表面非线性的弹性接触问题。      

圆柱壳的非线性有限元分析及其并行求解

采取16节点曲线边等参元对圆柱壳的几何非线性进行有限元分析. 分析考虑了完全非线性运动关系以便预测在非线性区域的稳定平衡路径. 建立了基于广义非线性位移的有限元公式. 提出了基于全Lagrangian格式的非线性有限元分析的并行计算策略. 在集群环境下, 对圆柱壳的几何非线性分析进行了并行计算. 计算结果表明: 在集群环境下,所提并行算法具有良好的加速比和效率.     

A HIERARCHICAL PARALLEL COMPUTING APPROACH FOR STRUCTURAL STATIC FINITE ELEMENT ANALYSIS

根据分布式存储并行计算机的体系结构特点,提出了一种结构静力有限元分层并行计算方法. 该方法在两级分区两次缩聚策略的基础上不仅实现了大量数据的分布式存储,提高了数据的内存访问速率;而且实现了计算过程的三层并行,有效提高了通信效率;此外,它还进一步降低了界面方程的规模,大幅度减少了界面方程的求解时间. 因此,它能够充分利用分布式存储并行计算机的体系结构特点提升大规模并行计算效率. 最后通过典型数值算例验证了该方法的正确性和有效性.     

结构有限元分析并行处理的研究进展

在过去20年, 由于并行计算机的出现, 对结构工程应用的有限元算法研究已取得很大的进展. 为了将串行机上运行的算法改成并行和研制适应于并行计算机的新方法, 一直在进行大量的研究. 本文论述了该领域一些已有的有限元并行算法, 对适应结构工程的一些有限元并行算法进行概括. 对该领域的未来发展趋势作了展望.      

管道振动引起辐射噪声场的有限元分析

对于管束振动引起的辐射声场的分析,利用解析法较为困难．运用有限元分析法对管道耦合振动噪声进行了比较系统的分析,得到一系列有益结果,为振动噪声控制提供了理论依据．     

有限元方法在爆炸动力学中的应用

从动量和能量守恒方程出发，结合爆炸动力学的特点，建立适于模拟爆炸动力学过程的有限元方法，并对两个问题进行了模拟计算。计算结果与实验结果符合表明，通过选择合适的物质模型，有限元方法对爆炸动力学问题的模拟是可行的。     

属性与温度相关材料的广义热弹性问题有限元分析

计及材料特性与温度的相关性,基于Lord和Shulman(L-S)广义热弹性理论,建立了此类问题的有限元控制方程. 由于材料属性的温度相关性,温度控制方程具有非线性,积分变换求解方法难以采用,因而将有限元方程直接在时间域求解. 利用所建立方法研究了材料特性与温度相关、带有孔洞的无限大体在热冲击和机械冲击作用下的广义热弹性问题. 分析表明,在时间域直接求解材料属性与温度相关的广义热弹性问题是可行的,所得结果具有很高的精度,热的波动性得到充分的展现. 同时发现,热冲击载荷作用时,材料属性与温度的相关性对结构的机械响应影响显著,对温度响应影响很小;机械载荷作用时,材料参数与温度的相关性对所有响应影响都很小. 因此,研究热冲击载荷作用的机械响应时,必须考虑材料属性的温度相关性,而研究温度响应时,无论何种冲击载荷,都可以不考虑材料属性的温度相关性.      

断裂分析中的随机有限元方法

以单边裂纹板为例给出计算断裂参数:J(J积分)、δ(裂纹张开位移)、Δc(由裂纹引起的上、下端面的相对位移)、θc(由裂纹引起的上、下端面的相对转角)及其对基本随机变量变化率的随机有限元方法.     

裂纹尖端附近三维效应区的有限元分析

基于Kane-Mindlin关于弹性平板面内问题位移的运动学假设,本文首次推导了一种考虑板厚效应的平板面内问题的有限元格式。将Kane-Mindl.n假设推广到弹塑性问题,推导了相应的有限元方程.对双边及中心裂纹拉伸试件的计算结果表明,裂纹尖端附近的弹性三维效应区尺寸和板厚相当.对线性硬化弹塑性材料,当切线模量E_t和弹性模量E之比E_t/E大于0.2时,三维效应区在两倍板厚以内.     

烟塔合一自然通风冷却塔的有限元分析

应用ANSYS有限元软件对浙江省拟建最高烟塔合一冷却塔的内力及线性稳定性进行了分析．计算表明,在72°风向角风压作用下在孔口附近产生局部屈曲,使临界风速急剧下降,而在孔口附近经局部加厚处理可消除局部屈曲现象．     

复合材料柱管撞击分析中的有限元方法

建立了复合材料柱管结构在撞击状态下的有限元分析模型,考虑了撞击大变形引起的几何非线性、撞击接触的非线性、纤维树脂复合材料的各向异性及材料的物理非线性．给出了利用该有限元方法分析玻璃环氧柱管撞击吸能特性,并与试验进行了比较,得到了较好的吻合结果,表明该有限元方法是有效的．此外,还讨论了纤维的铺设角度对复合材料管的吸能性能的影响．     

曲面柱壳单元及柱壳相贯的有限元分析

本文在正交曲线坐标中建立了一个二十四自由度的壳单元,分析了正交柱壳相贯线上两柱壳的位移与转角并建立了相互转换关系,用主从约束的方法联合求解。几个算例表明,该单元具有较高精度,结果整理简便。用于工程计算可节省大量机时。     

能量有限元预示复合材料结构动响应研究进展

复合材料结构高频动响应预示是飞行器等结构设计中的重要研究内容之一.为了探讨精确预示复合材料结构高频动响应方法,分析比较了目前较为通用的3种动力学响应预示方法,指出能量有限元法最适合求解具有各向异性特征的复合材料结构高频动响应问题.紧接着概述了国内外关于能量有限元方法和该方法在复合材料结构高频动响应预示方面的研究进展.在此基础上分析了能量有限元法在预示复合材料结构高频动响应问题中尚待深入研究的问题.     

组合结构罚有限元分析与罚因子的影响

该文讨论了不同刚度组合结构有限元罚单元罚因子的选取，提出了罚因子选取的一般原则，在实例中，提出了罚单元的估计式及罚因子的取值范围，这对一般情况的数值计算也具有一定的参考价值。     

二维高亚音速Laval喷管流场的有限元计算

本文使用了八节点曲四边形等参元，通过变分有限元法，对二维高亚音速Ｌａｖａｌ喷管位势流场进行了计算，结果是满意的，并和一维结果进行了对比。文中还使用了有限元法特有的局部线化理论，取单元中心点密度去处理迭代过程中单元系数阵的计算，其结果与通常的有限元法计算相一致，但计算时间却大大减少了。