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三维弹塑性问题的比例 边界 有限元法 2024年 为了研究三维复杂结构的非线性硬化问题,在考虑关联流动准则的Von Mises塑性屈服准则和各向同性/随动硬化准则的本构模型中,引入一致切线模量,并基于比例 边界 有限元 方法 和平衡八叉树算法 对本构模型进行求解。采用Newton-Raphson迭代法 求解位移和应力的非线性方程,为了减少计算量,仅在比例 中心点执行并储存迭代过程的变量,同时采用Fortran语言编制了求解程序。两个算例计算结果表明,该模型的计算结果具有较高的准确性。 李云 杜成斌 江守燕关键词:弹塑性 屈服准则 基于比例 边界 有限元法 计算应力强度因子的不确定量化分析 2024年 应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例 边界 有限元法 结合了有限元 和边界 元 法 的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例 边界 有限元法 计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法 的准确性和有效性。 胡昊文 陈灯红 王乾峰 胡记磊 骆欢基于改进四叉树和比例 边界 有限元法 的自适应设计域拓扑优化方法 2024年 针对大型结构拓扑优化计算成本高和固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)在优化后结构边界 处求解精度低的问题,提出了一种基于SIMP法 的自适应设计域(ADD)拓扑优化方法 。将改进四叉树法 应用在拓扑优化的过程中,通过自动划分不同等级的网格单元 来减少网格数量、减轻计算负担并提高边界 处求解精度;采用比例 边界 有限元法 (SBFEM)实时计算划分后结构的有限元 信息,解决了不同等级网格间悬挂节点的问题。所提方法 可在初始网格相对较少的情况下得到更加精确的结果,大幅度地降低了计算成本。数值算例结果表明,所提方法 在最终结构边界 处精度相同的情况下,计算时间最快可缩短为原来的1/100,可以为后续降低大型结构拓扑优化的计算成本提供参考。 王浩 王江北 罗浩东 王立文关键词:拓扑优化 比例边界有限元法 稳态非线性热传导问题的比例 边界 有限元法 2023年 提出一种基于比例 边界 有限元法 和Kirchhoff变换求解稳态非线性热传导问题的数值方法 。为了消除导热系数随温度变化引起的非线性,引入Kirchhoff变换将非线性的偏微分控制方程简化为Laplace方程,因而可消除迭代计算。作为一种兼顾了有限元法 和边界 元 法 优势的半解析数值方法 ,比例 边界 有限元法 只需在计算域的边界 上划分网格且不需基本解。在变换空间采用比例 边界 有限元法 求得高精度的数值解之后,借助Kirchhoff反变换可求得温度场。数值结果表明,所提的稳态非线性热传导问题分析方法 是行之有效的。 李庆华 冯子超 陈莘莘 孔祥禄关键词:比例边界有限元法 热传导 非线性 基于比例 边界 有限元法 的成层半空间中斜坡场地地震响应计算模型 2023年 由于左右侧不对称且不规则的边界 条件延伸到远场,斜坡地形场地的地震波动场求解存在一定困难。为得到成层半空间中斜坡地形场地的地震动力响应,基于波场理论提出一种以相似拼接线为缩放中心的比例 边界 有限元法 计算模型:首先将待求波动场分解为具有规则边界 条件的已知波场和由已知波场在真实不规则边界 处引起的散射波场,然后通过在斜坡场地的不规则边界 处施加等效地震荷载将散射波场的求解由外源输入问题转化为内源辐射问题,最后推导了适用于水平及倾斜成层、左右岸不对称等复杂地基的比例 边界 有限元法 ,可沿径向解析地求解斜坡场地的内源辐射问题。通过与文献中均质和成层弹性半空间中凹陷地形场地在SH波入射条件下地表动力响应进行对比,表明了计算模型的准确性,并通过分析成层半空间中斜坡地形场地的波动响应验证了模型的有效性。提出的计算模型,为复杂地基-结构相互作用分析的输入波动场计算提供了新的技术手段。 李艳朋 李志远 胡志强 林皋关键词:地震动输入 比例边界有限元法 比例 边界 有限元法 的最新研究进展被引量:1 2022年 随着计算机技术的进步,数值计算方法 在工程领域得到了广泛的应用。有限 单元 法 (FEM)作为其中的典型代表,已发展为成熟的商业软件。然而,现有的有限元 方法 在无限域动力响应问题、应力集中问题和网格自动化剖分等方面仍存在一定的局限性。此外,日新月异的建模技术引入了大量新型几何模型格式,例如电子扫描图像、3D打印模型、点云模型等,都对数值模拟带来了新的挑战。比例 边界 有限元法 (SBFEM)作为一种新型的半解析数值方法 ,融合了有限元 方法 (FEM)和边界 元 方法 (BEM)的优势,只在单元 表面进行离散化,而在单元 内部进行解析求解,可将问题的维度降低一维,在处理无限域动力问题和带有奇异性的应力集中问题时具有独特的优势。SBFEM单元 仅需满足可见性要求,提高了单元 形状的灵活性,可以构造包含任意数量节点的多边形和多面体单元 ,结合八叉树等高效自动化网格剖分算法 ,可以实现与多种几何模型的无缝对接,适合大规模并行计算。近年来,SBFEM已经发展成为一种可满足现代工程计算需求的通用高效计算工具,在无限域动力问题、断裂力学、非线性问题、接触、自适应分析、反演问题、多场耦合、高性能计算等方面显示出了巨大的应用前景。本研究重点对SBFEM的发展历程和近期研究热点进行系统地综述,并展望未来发展趋势,为相关领域的研究人员和工程技术人员提供参考。 张俊奇 余波 宋崇民关键词:比例边界有限元法 无限域 应力强度因子 基于比例 边界 有限元法 的裂纹及空腔识别 在结构服役期间,内部缺陷是造成其存在安全隐患的主要原因。因此,建立一套可靠的缺陷识别方法 对解决此问题至关重要,而基于数值分析进行缺陷识别是最常用的方法 之一。数值分析方法 借助计算机模拟,有着很强的环境适应性,且全部布置在结... 孙文涧关键词:比例边界有限元法 基于图像四叉树的改进型比例 边界 有限元法 研究 被引量:1 2022年 为提高数值计算的精度,断裂力学问题的数值模拟需要在裂纹扩展的局部区域采用较密的网格,而远离裂纹扩展的区域可采用较疏的网格,且对于裂纹扩展问题的数值模拟,大多数数值方法 又存在局部网格重剖分的问题.论文提出了一种基于图像四叉树的改进型比例 边界 有限元法 用于模拟裂纹扩展问题,该方法 可根据结构域几何外边界 的图像全自动进行四叉树网格剖分,无需任何人工干预,网格剖分效率极高,由于比例 边界 有限元法 本身的优势,四叉树网格的悬挂节点可以直接地视为新的节点,无需任何特殊处理.通过引入虚节点的思想,将裂纹与四叉树单元 边界 交叉点作为虚节点,虚节点的自由度作为附加自由度处理,并采用水平集函数表征材料内部的裂纹面,含不连续裂纹面的子域可通过节点水平集函数识别,使得裂纹扩展时无需进行网格重剖分,界面的几何特征通过比例 边界 有限元 子域的附加自由度表征.最后,通过若干算例验证了该方法 的性能,建议的改进型比例 边界 有限元法 在求解复合型应力强度因子和模拟材料内部裂纹扩展路径时均具有较高的精度. 孙立国 江守燕 杜成斌关键词:比例边界有限元法 基于四叉树算法 的网格划分及其在比例 边界 有限元法 中的应用 2022年 基于四叉树算法 的网格剖分遵循域的递归分解原理,可在不改变整个区域的前提下,对特定区域进行细化剖分。传统有限元 在处理因相邻四叉树单元 层级不匹配产生的悬挂节点时会遇到计算困难,比例 边界 有限元法 恰好可解决这一难题。提出了基于四叉树算法 的网格划分技术并与比例 边界 有限元法 相结合,采用具有不同几何结构和边界 条件的数值算例,对比了软件矩阵实验室(MATLAB)与商用有限元 软件ANSYS的计算结果。分析结果表明,基于四叉树网格剖分技术的比例 边界 有限元法 是一种通用、精确以及具有高计算效率的数值计算方法 。 刘翔宇关键词:比例边界有限元法 四叉树算法 网格划分 应力分析 基于改进比例 边界 有限元法 的成层场地中峡谷-地下孔洞体系的散射分析 被引量:2 2022年 基于相似拼接线的比例 坐标变换,提出了能精确模拟成层半空间的改进比例 边界 有限元法 ,在频域中建立了复杂成层场地散射场分析的高精度模型。该方法 采用相似拼接线作为比例 缩放中心,克服了比例 边界 有限元法 (scaled boundary finite element method,简称SBFEM)由相似性导致求解范围受限的困难,成功地将比例 边界 有限元法 的求解范围扩展到水平及倾斜成层半空间。基于改进比例 边界 有限元法 ,建立了复杂成层半空间散射场的求解模型,其中采用子结构法 将复杂边界 条件的散射问题转化为土-结构相互作用问题,降低了地震波散射问题的计算复杂度,这种转化在线弹性框架内严格成立。通过计算典型算例,验证了提出模型的准确性。采用提出的新模型,分析了水平成层场地中峡谷-地下孔洞耦合体系的散射问题。数值算例表明:与峡谷下无孔洞的情况相比,地下孔洞的存在会放大峡谷表面散射位移幅值,并且对于方形截面孔洞这种放大作用更明显。 李艳朋 李志远 胡志强 林皋关键词:散射场 比例边界有限元法 土-结构相互作用
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林皋 作品数:571 被引量:3,990 H指数:32 供职机构:大连理工大学 研究主题:混凝土 拱坝 重力坝 比例边界有限元法 地震 杜成斌 作品数:284 被引量:1,034 H指数:18 供职机构:河海大学 研究主题:混凝土 地震响应 比例边界有限元法 重力坝 拱坝 李建波 作品数:195 被引量:562 H指数:13 供职机构:大连理工大学 研究主题:核电 结构-地基动力相互作用 比例边界有限元法 应变片 无限地基 江守燕 作品数:122 被引量:186 H指数:8 供职机构:河海大学 研究主题:比例边界有限元法 XFEM 人工蜂群算法 重力坝 地震响应 陈灯红 作品数:91 被引量:272 H指数:9 供职机构:三峡大学土木与建筑学院 研究主题:重力坝 比例边界有限元法 混凝土 地震响应 有限元法