基于SiPESC平台的传热问题有限元分析系统

基于新一代集成化计算软件平台和大规模工程数据库,研发传热问题面向对象有限元分析系统SiPESC.THERMAL。该系统采用插件及扩展的管理机制,可实现计算功能的动态替换和组装,具有一定的通用性、开放性和扩展性。热单元设计采用Factory、Builder设计模式,可方便添加不同单元,已完成添加实际传热问题的常用单元。热表面荷载处理采用荷载面单元处理方式,已实现热流、对流等热边界条件的处理。数值算例验证了程序系统的有效性及解决大规模工程实际问题的能力。     

颗粒材料内部滑动变形局部化的离散元模拟

颗粒材料在加载过程中表现出非常复杂的变形性质.在微观尺度上,单个颗粒的运动、单个孔隙胞元内的变形都是非均匀的,但也不是完全随机、没有规律可循的,而是呈现一定结构性的分布,如微带、剪切带等.本文用基于孔隙胞元的离散元方法对颗粒体进行双轴加载数值试验,模拟了以滑动变形表征的变形局部化现象.数值结果发现,对应加载过程中的不同...     

冠脉支架纵向柔顺性数值模拟

柔顺性是冠脉支架重要的力学性能之一。本文针对一种具有非对称结构的冠脉支架,利用有限元方法深入研究与弯曲方向有关的支架柔顺性,在柔顺性数值模拟中使该支架获得较大的弯曲曲率并且考虑了接触因素。在一个周期结构内的多个弯曲方向上分别进行模拟,详细研究了支架抗弯刚度的各向异性。计算结果显示：在支架自接触现象发生前,支架的柔顺性表...     

基于SiPESC平台的模态综合法研究及实现

模态综合法作为主流的动力子结构方法,可在有效的精度下缩减整体结构的自由度,特别是对大型复杂结构的动力计算具有较高的效率,已被集成到许多商业CAE软件中,因此把它集成到SiPESC平台上是一项很有意义的工作.本文实现了两种模态综合法的集成,分别是Craig-Bampton方法、多层Craig-Bampton方法.研究工作同时提出了一种高效的子结构界面点搜寻算法,所实现的Craig-Bampton方法考虑了子结构的旋转及平移,多层Craig-Bampton方法可以考虑各种多层子结构的划分方式.SiPESC平台是由大连理工大学开发的新一代的有限元数值计算软件平台,它利用了新型的软件架构和程序设计思想,因此在SiPESC平台上进行程序设计开发是十分方便的.通过构建数值算例同Nastran的计算结果进行对比,数值算例验证了本文实现方法的正确性和有效性.     

基于哈密顿动力系统新变分原理的保辛算法之二：算法保辛性质证明

文献[1]给出了哈密顿系统的一个新的变分原理,并基于此变分原理,通过选择一个时间步长两端不同广义位移或广义动量为独立变量,给出了四种不同类型的求解哈密顿动力系统的数值方法。本文将分别证明这四类数值方法都是保辛的数值方法。     

Improved precise integration method for differential Riccati equation

An improved precise integration method(IPIM) for solving the differential Riccati equation(DRE) is presented.The solution to the DRE is connected with the exponential of a Hamiltonian matrix,and the precise integration method(PIM) for solving the DRE is connected with the scaling and squaring method for computing the exponential of a matrix.The error analysis of the scaling and squaring method for the exponential of a matrix is applied to the PIM of the DRE.Based on the error analysis,the criterion for choosing two parameters of the PIM is given.Three kinds of IPIMs for solving the DRE are proposed.The numerical examples show that the IPIM is stable and gives the machine accuracy solutions.     

翻转后的不可压缩neo-Hookean圆柱管的有限变形

研究了由径向横观各向同性不可压缩的neo-Hookean材料组成的圆柱形管在翻转后的有限变形问题。利用材料的不可压缩条件和半逆解法对相应的数学模型进行求解,并根据边界条件得到了翻转后的圆柱形管的内半径以及轴向伸长率应满足的非线性方程组。通过数值算例讨论了材料参数和结构参数对翻转后圆柱形管的内半径以及轴向伸长率变化的影响。结果表明：初始厚度对翻转后圆柱形管的内半径与轴向伸长率没有本质上的影响;而径向各向异性参数却有本质上的影响,特别是在轴向伸长率方面。     

单壁碳纳米管的扭转力学特性研究

利用基于高阶Cauchy-Born准则所建立的单壁碳纳米管本构模型,针对不同手性的单壁碳纳米管的扭转力学特性进行了研究.研究发现结构呈现对称性的锯齿型和扶手型单壁碳纳米管具有完全对称的扭转特性,而结构不对称的手性型单壁碳纳米管具有正反相异的扭转特性.同时,针对一系列手性不同的单壁碳纳米管的扭转力学特性展开了详细的研究.研究的部分结果与采用其他方法得到的结果进行了对比,证实了所提出方法以及预测结果的有效性和可行性.     

基于四边形积分子域的一致性高阶无网格法

近来提出的一致性高阶无网格法通过发展导数修正技术大幅度减少了所需积分点数目,并能够精确地通过分片试验,从而显著改善无网格计算的效率、精度和收敛性。然而,由于导数修正方程数目须与积分点数目相匹配,该方法仅限于使用三角形积分子域。在保留原有导数修正方程的基础上,提出了修正导数的共面条件,并据此建立补充方程,使得方程总数可匹配于所需的积分点数目,从而将一致性高阶无网格法方便地拓展到使用四边形积分子域。数值结果表明,本文方法精确地通过了分片试验,并展现出极好的计算精度、效率和收敛性。     

不可压缩层合橡胶圆管径向膨胀的稳定性分析

研究由两类不可压缩的橡胶材料组成的层合圆柱形管道,在内表面受到突加的径向压力作用时的膨胀机理．建立了问题的数学模型;利用材料的不可压缩条件、边界条件以及圆管的径向位移和径向应力的连续性条件将相应的控制方程约化为一个二阶非线性常微分方程,并得到了该方程的首次积分．给出了管道拟静态膨胀和动态膨胀的定性分析,特别地,结合数值算例讨论了材料参数、结构参数以及径向压力对管道径向膨胀和非线性周期振动的影响．