改进的基于特征线理论的流体力学有限元法

通过沿特征线求解动量方程,并运用局部泰勒级数展开对方程的离散进行简化,在传统的基于特征线离散的分裂算法的基础上,推导了一种精确的显式离散方法,详细给出了基于局部泰勒级数展开的特征线离散过程,并推导了有限元控制方程.通过自主研发的空间结构自动分析设计系统(简称AADS)流体模块中的三维算例计算,表明文中的分析是正确的,提出的改进方法具有较高的计算精度.     

网壳结构的指示矩阵算法

网壳结构作为一种新颖的建筑型体.在我国已开始得到重视并用于实际工程.但由于网壳结构形体的多变性和众多单元数量,当用计算机进行结构分析和设计时,前期工作量很大.因此,本文在分析了网壳结构形体的基础上,提出了结构的成形策略,并引进了一套易在计算机上实施的、指示结构几何构成的算法,用指示矩阵算法实现了网壳结构的前处理.使用结果表明,本法简单、正确、有效,是用于结构前处理的一种较为系统的方法.     

面向对象有限元方法及其C++实现

系统归纳了面向对象有限元的基本理论和实现方法，比较了传统有限元实现方法与现代面向对象有限元方法的共同点及不同点．通过针对空间结构分析软件的基于统一建模语言(UML)的系统设计和运用C 语言实现面向对象有限元的程序框架，表明了面向对象有限元方法的先进性和基于C 语言实现的可行性．     

一阶无穷小位移机构的刚化判定

一阶无穷小位移机构是一类具有机构性能的特殊的新型空间结构,从工程结构的角度考虑,只有能够清除机构性而获得几何刚度的体系才是可承载的结构体系。一阶无穷小位移机构的几何刚度的获得是通过体系的相对机构位移而获得的,这与传统结构的几何刚度的概念是完全不同的。因此,研究一阶无穷小位移机构的刚化问题是非常重要的。Maxwell准则只从体系的拓扑关系来考虑体系的几何稳定性,这显然不能应用于一阶无穷小位移机构的刚化判定问题。本文基于矩阵向量空间分解的理论和一阶无穷小位移机构的概念。在体系的平衡矩阵引入了边界条件,对一阶无穷小位移机构的刚化判定问题进行了分析,运用功能原理给出了一阶无穷小位移机构刚化的等价条件和判定方法。通过几个数值算例验证了本文结论和方法是正确的、可靠的。     

一种考虑初始垂度影响的非线性索单元

本文首先运用Mathematic的符号运算功能，通过解偏微分方程给出了不等高单索的显式解析解，然后把该解析解应用于索微元的应变计算中，在此基础上用虚功原理推导了考虑初始垂度影响的两节点非线性索单元，并给出了索单元的单刚矩阵的具体形式，通过与两节点直线索单元的单铡矩阵的形式的比较，明确了该曲线非线性索单元的修正项，并给出了垂度影响因子的变化曲线。比较直观的给出了垂度对索单元刚度各项的影响程度。该非线性索单元既有多节点索单元精度高的特点，又有节点少，刚度元素较易求解以及有限元列式简洁等特点。本文通过两个数值算例表明，本文的非线性索单元是正确的，也表明了所编制的非线性计算程序是正确和可靠的。     

张力结构的非线性有限元分析

张力结构中的索结构分析通常采用非线性二节点直线或二次曲线单元，但是在大跨度结构，尤其是索弯顶结构的分析中，常用的单元已不能满足精度的要求，本文提出了考虑自重作用下有初始垂度的五结点非线性空间曲线元模型，放弃了一些特殊的假定，考虑了应变表达式中高阶量的影响，推导出了适合于弹性大位移几何非线性分析的Ｌａｇｒａｎｇｄ方程及其切线刚度矩阵，编制了相应的计算程序。     

利用能量守恒和径向基函数插值的流固耦合界面数据传递方法

根据界面能量守恒原理,将径向基函数(RBF)引入流固耦合分析领域,提出了基予RBF插值的流固耦合界面数据传递方法(RBF/FSI).推导了界面位移传递矩阵,并根据RBF/FSI算法编制了相应的界面信息传递的计算程序.以三维耦合界面的位移信息传递为例,将数值计算结果和解析解进行了对比分析,结果表明,RBF/FSI算法计算效率高,计算结果准确,适合处理复杂耦合界面的流固耦合信息传递.此外,RBF/FSI算法允许CSD(计算结构力学)、CFD(计算流体力学)采用任意网格形式,因此在CSD和CFD计算程序之间可以开发独立的界面信息传递接口程序,很容易实现弱耦合分析.     

多因素耦合影响下的杆系结构几何非线性分析

通过分析横向剪切对梁单元的影响、轴心力的二次影响以及约束扭转时翘曲引起的二次剪应力效应 ,引入了翘曲函数及三次多项式的扭转模式 ,得出了 7个自由度的杆系结构精确模型 .在几何非线性分析中 ,考虑了轴向荷载、平面弯曲、剪切、约束扭转翘曲以及荷载 -变形各效应的耦合 ,基于此建立了变形状态几何非线性分析的切线刚度矩阵 .利用建立于弧长法基础上的球面显式迭代 -增量法 ,进行了空间结构的几何非线性全过程分析 .     

一种用于流固耦合分析的有限元网格简捷更新方法

针对流固耦合分析中的移动边界问题,在拟固体二步法的基础上,提出一种新的有限元网格更新方法:第一步(预测步),将流体网格作为指定位移边界条件下的拟固体,进行线弹性分析;第二步(校正步),根据第一步计算得到的应变场,采用主剪应变方法,赋予主剪应变较大的单元以较大的杨氏模量,对所构造的非均质固体进行运动分析,得到理想的更新网格.采用不同算法对不同运动类型(包括平动、转动、变形)和不同运动幅度下的二维、三维网格运动进行计算,结果表明:与一步法和Chiandussi法相比,文中提出的方法具有较强的适用性,能显著地减小单元的畸变,使网格保持优良的计算性能,适用于大变形流固耦合问题中的网格更新计算.