双曲型守恒律的高阶、高分辨有限体积法

有限体积法是一种离散积分形式守恒律的数值方法。它可以吸收有限元法和有限差分法的一些重要思想与技巧。由于它可方便地利用多种类型的网格(结构网格和非结构网格),从而非常适用于处理复杂计算区域,目前已成为一种在计算流体力学中十分重要的方法。本文将针对二维双曲守衡律,对高精度、高分辨的有限体积法及其近年来的进展做一简要介绍。      

PATH-INDEPENDENT J-INTEGRAL AND ITS DUAL FORM IN ELASTIC-PLASTIC SOLIDS WITH FINITE DISPLACEMENTS

IntroductionJ-integralwasfirstProposedbyXiceLI]in1968andfacePOintedoutthatthephysicalmdringofJ-integralisequivalenttotheenergyreleaseratedefinedasthenegativeofchangeinthepotentialenergywithrespeCttounitadvanceofthecrackinitsplane(perunitthickness).KhowiesandSterberg,basingontwodimension(2D)J-integral,definedsevencurvesquareindependentintegralsinIM2.OUyangChang['],LuMeiziI3]andChenTIdaL4)etal.havedevelopedandextendedthoseworkbasedondynamicsandthreedimension(3D).TheproPOsalofJ-integra…     

双同守恒律方程的加权本质无振荡格式新进展

近几年,在计算流体力学中,高精度、高分辨率的加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory , WENO)格式得到很大的发展.WENO格式的主要思想是通过低阶的数值流通量的凸组合重构得到高阶的逼近,并且在间断附近具有本质无振荡的性质.本文综合介绍了双曲守恒律方程的有限差分和有限体积迎风型WENO,中心WENO,紧致中心WENO以及优化的WENO格式等,讨论了负权的处理和多维问题的解决方法.最后,通过一些算例证明WENO格式的高精度,本质无振荡的性质.图6参40      

电磁弹性固体三维问题的虚边界元-等额配点法

依据弹性力学虚边界元法的基本思想和电磁弹性固体的基本解,提出了电磁弹性固体三维问题的虚边界元一等额配点法.该方法继承传统边界元法优点的同时,有效地避免了传统边界元法的边界积分奇异性的问题.算例表明该方法有很高的精度,是求解电磁弹性固体三维问题的一个有效的数值方法.     

压电材料中的微裂纹屏蔽问题分析

分析当主裂纹与一个微裂纹在远场I型力（KI）和远场电位移（Ke)作用下的相互干涉问题,得出了在微裂纹的位置角和方向角周时独立变化时,微裂纹对主裂纹的屏蔽作用的全局使命主裂纹扩展,通过电算还发现Ortiz在各向同性材料和各向异性材料中得出的“微裂纹群对主裂纹最大屏蔽效应产生在微裂纹方向与最大主应力垂直的方向”在压电材料中不再成立,进而提出除Hutchinson指出微裂纹屏蔽效应两个来源（即：材料有效刚度的降低和残余应力的释放）外的另一个来源,微裂纹对主裂砂电场的扰动,在对主微裂纹J积分分析时发现J2积分与J1积分具有同等重要的地位。     

SEMI-ELLIPTIC SURFACE CRACK IN AN ELASTIC SOLID WITH FINITE SIZE UNDER IMPACT LOADING

In this paper a semi-elliptic surface crack problem in an elastic solid of finite size under impact loading is investigated. An analysis is performed by means of fracture dynamics and the finite element method, and a three-dimensional finite element program is developed to compute the dynamic stress intensity factor. The results reveal that the effects of the solid's boundary surface, crack surface, material inertia and stress wave interactions play significant roles in dynamic fracture.     

MODE III 2-D FRACTURE ANALYSIS BY THE SCALED BOUNDARY FINITE ELEMENT METHOD

The scaled boundary finite element method （SBFEM） is a novel semi-analytical technique that combines the advantages of the finite element method and the boundary element method with unique properties of its own. This method has proven very efficient and accurate for determining the stress intensity factors （SIFs） for mode I and mode II two-dimensional crack problems. One main reason is that the SBFEM has a unique capacity of analytically representing the stress singularities at the crack tip. In this paper the SBFEM is developed for mode III （out of plane deformation） two-dimensional fracture anMysis. In addition, cubic B-spline functions are employed in this paper for constructing the shape functions in the circumferential direction so that higher continuity between elements is obtained. Numerical examples are presented at the end to demonstrate the simplicity and accuracy of the present approach for mode Ⅲ two-dimensional fracture analysis.     

关于经典约束力学系统的守恒律

概述寻求经典约束力学系统守恒律的3种方法：牛顿力学方法，分析力学方法，对称性方法以及相关的研究进展．     

Trefftz有限元法的研究进展

Trefftz有限元法（Trefftz finite element method,TFEM）是一种高效的数值计算方法,兼有传统有限元法和边界元法的诸多优点.基于双独立插值模式,结合杂交泛函和高斯散度定理,推得仅含边界积分的有限元格式.简述了过去10年间（2007-2016） Trefftz有限元法在单元域内插值函数、源项处理、特殊功能单元以及非各向同性材料等方面的研究进展,并对未来的发展趋势给出了几点展望.     

时间域有限元法

叙述时间域有限元法在国内外的进展，其中包括协调的、不协调的时间有限元法和时空有限元法，对其中的典型研究成果给出了简要介绍，从而指出这一领域深入研究的必要性．最后简要展望了时间域有限元法的发展前景．     

裂缝分析的比例边界有限元与有限元耦合的虚拟结构面模型

比例边界有限元法SBFEM(Scaled Boundary Finite Element Method)是一种半解析数值方法,在裂缝分析特别是强度因子计算上具有相当高的精度。本文提出了一种用于裂缝分析的基于虚拟结构面的SBFEM与常规FEM的耦合分析方法。首先选取裂缝周边一定范围的计算域,并将结构分成不含裂缝区域和含裂缝区域两部分。然后,对不含裂缝区域,采用FEM进行网格离散;对含裂缝区域,采用SBFEM进行网格离散;两者相互独立,在这两个域内,分别采用各自相应的位移模式。最后通过在SBFEM网格的外边界设置虚拟耦合结构面的模式,实现有限元网格和比例边界有限元网格的耦合。通过两个经典的含裂缝平板的算例研究,探讨了本文方法在I型开裂和混合型开裂分析中,影响应力强度因子精度的因素。算例表明,SBFEM具有的降维和半解析性质,使本文方法在裂缝分析中的前处理简单易行,且计算结果具有相当高的计算精度。     

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。      

铜三晶体弹性应力场和主滑移系分解切应力的有限元分析

用三维各向异性有限元法,对铜三晶体在拉伸载荷作用下的弹性应力集中特性和各组元晶体主滑移系上的切应力变化进行了计算分析,得到了与实验较为一致的结果,为进一步分析三晶体的循环塑性变形提供了依据.     

COMPUTATION OF STRESS INTENSITY FACTORS BY THE SUB-REGION MIXED FINITE ELEMENT METHOD OF LINES

Based on the sub-region generalized variational principle,a sub-region mixed ver- sion of the newly-developed semi-analytical‘finite element method of lines’(FEMOL)is pro- posed in this paper for accurate and efficient computation of stress intensity factors(SIFs)of two-dimensional notches/cracks.The circular regions surrounding notch/crack tips are taken as the complementary energy region in which a number of leading terms of singular solutions for stresses are used,with the sought SIFs being among the unknown coefficients.The rest of the arbitrary domain is taken as the potential energy region in which FEMOL is applied to obtain approximate displacements.A mixed system of ordinary differential equations(ODEs) and al- gebraic equations is derived via the sub-region generalized variational principle.A singularity removal technique that eliminates the stress parameters from the mixed equation system even- tually yields a standard FEMOL ODE system,the solution of which is no longer singular and is simply and efficiently obtained using a standard general-purpose ODE solver.A number of numerical examples,including bi-material notches/cracks in anti-plane and plane elasticity,are given to show the generally excellent performance of the proposed method.     

基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法

针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法进行了计算.基于扩展有限元法的计算结果,分别利用位移外推法和相互作用积分法,对平面裂纹的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,位移外推法比相互作用积分法能更方便和准确地计算平面裂纹的应力强度因子.     

求解混合型裂纹应力强度因子的围线积分法

本文用复变函数理论推导出裂纹的辅助场，并用Betti功互等定理给出求解混合型裂纹应力强度因子的远场围绕积分法．此方法与积分路径的选择无关，用有限元法计算出远离裂纹尖端的位移场和应力场，就可通过计算绕裂端的围线积分，精确地给出混合型裂纹的应力强度因子KⅠ和KⅡ的数值解．     

CONSERVATION LAW AND APPLICATION OF J-INTEGRAL IN MULTI-MATERIALS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ,ＳｔｒｅｓｓＩｎｔｅｎｓｉｔｙＦａｃｔｏｒ (ＳＩＦ)ａｎｄＥｎｅｒｇｙＲｅｌｅａｓｅＲａｔｉｏ (ＥＲＲ)ａｒｅｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｅｘｅｓ.Ｉｆｍｅｄｉｕｍｉｓｌｉｎｅａｒｅｌａｓｔｉｃ,ｔｈｅＥＲＲｉｓｅｑｕａｌｔｏＪ＿ｉｎｔｅｇｒａｌ.Ａｎｄ ,ｔｈｉｓｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｇｒａｌｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｌｉｎｅａｒｅｌａｓｔｉｃｍｅｄｉａ ,ｂｕｔａ…     

求解平面和轴对称热冲击问题的热权函数有限元法

根据三维通用权函数法的普遍表达式,给出了轴对称问题和平面问题热权函数法的基本公式.并利用刚度阵导数法,将热权函数法与有限元法直接耦合,给出了二维问题的热权函数有限元法计算格式.实例计算表明,该文给出的计算方法具有极高的计算效率和满意的工程应用精度.     

通量修正输运法在动态有限差分和有限元中的应用

阐述了通量修正输运法（ＦＣＴ方法）的计算格式及其原理。并以一维应力波为例，讨论了ＦＣＴ方法在有限差分与有限元中的应用。结果表明ＦＣＴ方法对于提高冲击波分辨率和消除波后振荡是有效的。