有限单元法在我国结构分析中的应用

一、前言 在现代工程分析方法的发展中,有限元法的创立和应用具有重要的意义,并对经济建设作出了贡献。随着电子计算机的发展和普及,有限元法迅速地促进数学、物理和现代工程间的相互作用,正在逐步形成一门新的科学分支。 一般说来,工程师都喜欢采用直接法处理问题。在结构分析中,他们惯于把连续结     

计算结构力学的进展与趋向

<正> 1 引言 计算机技术的进展,对结构力学及各种工程学、应用科学、力学等学科有着深远的影响。在最近20年中,结构力学同其他学科,如计算机科学、数值分析和近似理论相结合,形成了现在称为计算结构力学的一门新学科。现代有限元法是目前许多工程分析系统的支柱,它的发展标志着计算结构力学的开始。计算结构力学应用于当代问题,一般包括以下几步:①对有兴趣的响应现象进行观察。②提出计算模型对这些现象进行数值仿真。这一     

工程实践中的边界元法

Ⅰ.引言本世纪60年代初以来,工程界对数值方法,特别对有限元法感到极大的兴趣。这产生了两个重要的结果。首先,它促使完成大量有关计算技术和高效工程软件方面的工作。其次,它引起大量关于基本自然科学方法的研究,如变分法、混合法、加权残数近似法等。所有这些都有利于有限元法的发展,有利于使有限元法能解决范围更广的工程问题。工程师们很快      

应用力学方法初探

应用力学在二十世纪初期，大放异彩，大获成功。力学在解决现代工程问题的过程中，创造性地发展了一套行之有效的应用力学方法。本文对应用力学在中国的传播与发展、有关应用力学的论述、应用力学方法的范例、应用力学方法的意义与特点、以及应用力学与数学力学、应用力学与有限元法之间的联系等方面作了介绍和讨论。阐明了应用力学方法必然产生的实际背景和理论根源。并指出：深刻探究与理解应用力学的范例是学习与掌握应用力学方法的有效途径。     

复杂结构分析的超级元法

超级元是针对多构件复杂结构体系发展起来的一种新的数值方法,是有限元法的一个新分支,具有显著经济效益与广泛工程应用价值.本文将就超级元的基本思想、特点、分类及应用、发展进行综述,提出半连续半离散分析方法的新概念,有助于科学计算与工程分析方法的深入探讨.     

《解析与数值结合法的理论及其工程应用》

《解析与数值结合法的理论及其工程应用》(李家宝主编,曹志远,刘兴栋、张楚汉副主编)由湖南大学出版社出版,这是有关解析与数值结合法的一本最为全面的资料汇编.解析与数值结合法是近年来发展起来的科学计算与工程分析方法的一个新的分支,是计算方法中继有限元法之后的又一重大进展,是今后计算方法研究的     

《解析与数值结合法的理论及其工程应用》

<正> 《解析与数值结合法的理论及其工程应用》(李家宝主编,曹志远,刘兴栋、张楚汉副主编)由湖南大学出版社出版,这是有关解析与数值结合法的一本最为全面的资料汇编.解析与数值结合法是近年来发展起来的科学计算与工程分析方法的一个新的分支,是计算方法中继有限元法之后的又一重大进展,是今后计算方法研究的     

APPLICATION OF COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS IN THE PLANNED DITCHING OF A TRANSPORT AIRPLANE

论述了边界元法、有限元法、光滑粒子水动力学法、有限体积法、工程算法与混合分析法在飞行器水上迫降中的应用和发展,总结了不同方法的优缺点,指明了未来的研究重点,为进一步开展水上迫降研究提供参考.     

用应力杂交有限元法计算平面及轴对称热应力问题

1.问题的提出有限单元法作为一种有效的计算手段已广泛地应用到许多不同的领域和工程实际问题中。而有限元位移法以其简便的计算格式和明了的力学意义,在有限元法里起了主导作用,但大量计算实践表明,用位移法求问题的应力分量,其结果是不太理想的,特别是近年来,随现代技术中热过程的温度及速度增加的影响,热应力问题常常发生在机器制造、航空、冶金、建筑业和其他部门。但由于问题的复杂性,它们     

结构与介质分析的半解析元法

结构与介质分析是力学学科中极为主要的一个方面。这一古老学科经近百年来的发展已经成、为各自然科学中在数学上较为完整、严密和系统的一门科学,至今基本理论已相当成熟。但由于数学方法上的困难,许多问题特别是一些高维问题能得到精确解析解的范围还是有限的。但是近二、三十年来计算技术发展,特别是有限元法的提出与应用已使结构与介质分析问题的求解达到一个飞跃。目前只要确立基本方程,原则上任何这方面问题都能用有限元法来加以求解。有限元法之所以得到如此迅速发展和被广泛应用,一方面是其解决问题的能力高,另一方面也在于便于掌握。因为用有限元法解决实际问题,只需有关人员了解问题的基本关系式和共同的计算技术,而不需要一般技术人员难于掌握的比较复杂的应用数学知识。有限元法发展到现在(虽然时间不长),已经渗透到力学及其它自然科学各个领域中。但随着应用的广泛深入,有些问题也越 ...     

流体力学中的有限元法

有限元法的概念可以回溯到我国南北朝时的祖冲之应用多边形推算圆周率的问题。在流体力学领域里,von Karman的动量积分方法也可被看成是有限元的一种原始形式。但应用现代有限元理论来模拟流体力学问题的历史并不长,1965年两位固体力学工作者Zienkicwjcz与Cheung在一篇介绍性文章中提出用有限元法解决位势场问题的可能性。虽然这篇文章没有求解具体的流体力学问题,但可以认为是有限元法应用于流体力学问题的起点。那时有限元法在固体力学上的应用已取得了很大的进展,特别是在结构力学中的应用基本上已达到成熟的阶段。      

《计算力学国产软件》专集发刊词

《计算力学国产软件》专集发刊词钟万勰（大连理工大学工程力学研究所，１１６０２３）计算力学是研究如何用计算机求解力学与有关工程问题的一个学科，有限元法的兴起与迅速扩展及其相应软件的发展为在计算机上解决该类工程与力学问题提供了一个统一的框架、方法和实现的...     

不同拉、压模量弹性力学问题的有限元法

本文以不同模量弹性平面问题为例,提出了不同模量弹性力学的有限元法,并指出此法与相同模量的有限元法的异同之处。根本不同点在于不同的弹性矩阵[D]和数值计算的试算法。本文还通过三个具体算例说明不同模量的影响,并与相同模量的有限元法结果加以比较,从中看出新型材料——玻璃钢、陶瓷、塑料、岩石、混凝土,某些特种金属材料等的不同模量性对其工程结构的力学影响。     

结构计算程序设计

当前,在土木、建筑、机械、船舶、能源、交通、石油、化工、航天、航空等许多工程部门,对各种工程项目需要进行工程结构的分析、计算和设计。由于电子计算机的广泛应用,许多从事工程结构设计、研究和教学人员已成功地用有限元法和现代化计算技术于各种工程结构的分析、计算和设计,特别是用于大型的复杂的工程结构问题。而且,还促进了工程结     

一维算子自定义小波有限元的构造方法研究

针对工程结构中的共性问题,即算子,提出了工程结构的算子自定义小波有限元构造方法及自适应解耦计算方法。在建立了多分辨有限元空间的基础上,根据工程结构问题中的算子,即小波函数与尺度函数之间的内积关系式,提出了基于稳定完备法的算子自定义小波单元构造方法;提出自适应算子自定义小波有限元法,该方法的优点是在保持初始尺度分析结果的基础上,向局域添加所有大于局部误差阈值的算子自定义小波基,实现工程结构问题的高效分析。数值算例表明：算子自定义小波有限元法所推导的多尺度刚阵解耦比率为89.65%,自适应算子自定义小波有限元法的计算量最大降低比率为49.23%,适合工程结构问题的高效多尺度计算。     

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研究2008奥运工程--国家体育场工程中大体积混凝土的凝固温度问题, 采用有限元法分析混凝土构件凝固中温度场的变化规律,并考虑实际工程中的多种边界条件、 气候条件的影响. 本研究对于混凝土凝固温度的控制和防护具有重要的指导意义.     

科学与工程中的应用力学

回顾1600年至1900年间力学、19世纪物理学和同时期的工程教育的发展史,描述了应用力学的发展及其与科学和工程的关系．随之讨论现代物理学、现代工程学和作为科学与工程的一门学科的应用力学的形成,后者被《AppliedMechanicsReviews》杂志分为94个学科方向共10个门类．总结了科学与工程之间的关系以及应用力学与其它学科的相互影响．     

非均质材料动力分析的广义多尺度有限元法

自然界和工程中的大部分材料都具有多尺度特征,当考察尺度小到一定程度后,都将表现出非均质性.针对非均质材料的动力问题,提出了一种广义多尺度有限元方法,其基本思想是利用静态凝聚法以及罚函数法构造能够反映单元内部材料非均质特性的多尺度位移基函数.与传统扩展多尺度有限元法中的基函数构造方式不同,广义多尺度有限元法的基函数无需通过在子网格域上多次求解椭圆问题得到,而可直接通过矩阵运算获得.其主要步骤如下:利用数值基函数将一个非均质单胞等效为一个宏观单元,进而形成整个结构的等效刚度矩阵,并得到宏观网格的节点位移,最后再次利用数值基函数得到微观尺度上的位移结果.该广义多尺度有限元法是扩展多尺度有限元法的一种新的拓展,可模拟具有更加复杂几何的非均质单胞的力学行为.通过数值算例,模拟了非均质材料的静力问题、广义特征值问题以及瞬态响应问题,计算结果表明:在边界条件一样的情况下,广义多尺度有限元法的计算结果与传统有限元的计算结果保持高度一致.与传统有限元相比,该方法在保证计算精度的同时极大地提高了计算效率.研究结果表明,广义多尺度有限元法能够很好地模拟非均质单胞的力学行为,具有良好的工程应用潜力.      

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。     

非饱和土的理论与实践

发展非饱和土的理论和技术是现代土力学的一项基本任务。本文介绍作者十几年来在这一领域的研究成果,内容包括非饱和土的仪器研制、试验研究、工程特性、力学理论、分析方法和工程应用等方面。