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      

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．     

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。      

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.     

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．     

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.     

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

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

非均匀介质有限元法

提出适合非均匀介质应力分析的有限元法．文中在有限单元内部采用等参变换方法模拟材料特性的变化，算例表明该法计算效率高，计算精度好．     

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。     

状态向量的扩展有限元方法研究

利用哈密顿正则方程的半解析法计算单元位移场和应力场,可以得到精度比较高的解.但此半解析法在计算应力尖峰区域时,该区域要细化网格.当裂纹扩展时,又要重新生成刚度矩阵进行求解,导致求解效率降低.利用扩展有限元处理裂纹的不连续性,当裂纹扩展时可以避免网格的重构.为充分利用状态向量方程和扩展有限元的优势,该文将两者结合起来分析材料的断裂问题:计算应力强度因子和模拟裂纹扩展.最后通过算例分析,验证了该文提出方案的可行性.     

三维有限裂纹体分析

基于胡海昌教授提出的一类不含强奇异积分的新型面力边界积分方程,针对含平面裂纹三维有限体问题给出了的数值分析和半解析数值分析裂式.文中对含圆裂纹或裂纹系的厚板、圆柱,以及含垂直于表面的椭圆裂纹的矩形板等有关问题进行了具体求解,求得了相应的应力强度因子.将文中计算结果与已有结果比较表明,该方法具有较高的精度,而计算量较小.     

一种新的计算各向异性材料裂纹尖端应力强度因子杂交元法

利用有限元特征分析法研究了平面各向异性材料裂纹端部的奇性应力指数以及应力场和位移场的角分布函数,以此构造了一个新的裂纹尖端单元.文中利用该单元建立了研究裂纹尖端奇性场的杂交应力模型,并结合Hellinger-Reissner变分原理导出应力杂交元方程,建立了求解平面各向异性材料裂纹尖端问题的杂交元计算模型.与四节点单元相结合,由此提出了一种新的求解应力强度因子的杂交元法.最后给出了在平面应力和平面应变下求解裂纹尖端奇性场的算例.算例表明,本文所述方法不仅精度高,而且适应性强.