快开盲板电测应力实验及有限元分析

为了解决液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)接收站大型高压快开盲板国产化的技术难题,对压力环型快开盲板(PN15 MPa DN1 300 mm)开展电测应力实验,并与有限元分析结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。将有限元分析结果采用应力分类法和弹—塑性分析法分别进行强度校核,并利用有限元模型对快开盲板头盖厚度进行了优化。结果表明,压力环型快开盲板密封良好,各部件强度满足要求,优化后的头盖能满足强度要求。分析结果可为今后大型高压快开盲板的国产化设计提供借鉴。

瘤颈角度对腹主动脉瘤腔内修复术后支架位移的影响

目的研究瘤颈角度对腹主动脉瘤腔内修复术后支架位移的影响。方法选用28名患者CT影像分别建立术前腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)模型、术后两次随访(postoperative follow-up)AAA模型和覆膜支架模型,并根据术前瘤颈角度将模型分为非严重成角组(n=14)和严重成角组(n=14)。测量每个模型的几何形态,分析手术前后AAA几何参数、术后支架位移变化。通过血流动力学模拟计算术后第1次随访模型的位移力。结果两组患者在瘤长度、最大直径、位移力、瘤颈长度变化和瘤体积变化有明显差异(P<0.05)。支架重心位移和近端位移无显著差异(P>0.05)。在内漏发生情况上,未严重成角组中有2例,严重成角组中有4例(P>0.05)。结论严重的瘤颈成角可导致支架位移力显著增加以及近端锚固区减小,进而增加支架位移发生的可能性。建议在临床方面医生应加强对严重瘤颈成角患者的术后随访,警惕远期内漏的发生。

面向对象有限元程序设计——程序构架

在有限元基本数据封装和单元过程设计的基础上 ,构建了有限元程序构架。并详细讨论了如何使用该程序构架进行有限元软件的开发 ,实现了无需修改原有程序源代码而扩充软件分析功能的方法 ,为有限元软件的开发提供了一种全新的方法。实例表明 ,此方法具有广泛的适应性。

面向对象有限元程序设计——基本数据类

将面向对象的程序设计方法引入有限单元法程序设计 ,通过构建四个数据类 ,完整地封装了有限元基本数据 。

面向对象的有限元程序框架

将面向对象的程序设计方法引入到有限单元法程序设计中 ,通过数据封装构建了有限元基本数据类 ,并在此基础上构造了有限元程序框架 。

面向对象有限元程序设计——单元过程设计

在有限元单元过程设计中引入面向对象的程序设计方法 ,全面而系统地阐述了应用面向对象技术 ,进行单元过程设计的一般性方法。在有限元基本数据类的基础上 ,开发了材料抽象类和单元抽象类 ,完成了对此二个关键过程的总体抽象 ,并为这两个过程分别提供了统一的界面。实例表明 。

橡胶有限元分析之研究

本文研究了橡胶材料有限元应力分析的两种途径；罚有限单元法及混合插值有限单元法。分别将罚函数及静水压力引入材料应变能密度函数，对橡胶类不可压缩超弹性材料进行了有限元分析；数值结果和解析解符合得较好，表明了算法的有效性。

流-固耦合问题的ALE有限元分析

基于任意Lagrange-Euler描述(ALE),建立了分析流-固耦合问题的预报-更正算法。采用ALE描述下的Galerkin/最小二乘有限元法,完成了对具有运动边界的不可压缩粘性流的数值模拟;并提出基于更新Lagrange列式的伪弹性体法来计算网格运动;通过在耦合界面上对流体和固体分别施加Dirichlet和Neumann边界条件,建立了流-固耦合关系,并数值模拟了流道中与流速垂直的悬臂梁的流-固耦合过程,数值算例的结果验证了本文方法的有效性。

不可压缩粘性流SU/PG有限元之N-R迭代格式

对不可压缩粘性层流建立了SU/PG有限元的Newton-Raphson同步迭代算法,完成了相应矩阵公式的推导;重新确定了SU/PG中的人工扩散因子;借助面向对象方法开发了相应的计算程序。通过充分发展管流的数值解与理论解的对比,表明本文算法的可行性;并完成了沿后台阶流动现象的数值模拟,得到了不同雷诺数下出口断面的速度分布。

求解不可压缩粘性流的GLS单元之比较

比较了用于求解不可压缩粘性流的四边形双线性、双二次单元及三角形二次单元的性能,这些单元采用GLS稳定化有限元格式,而压力和速度采用等阶数插值。对得出的非线性有限元方程,使用Newton-Raphson迭代来求解,推导了计算切线矩阵的所需公式。完成了对雷诺数分别为1000、5000、10000和20000的方腔上板流的数值模拟,并对不同单元的结果的精度和收敛率进行了比较。数值算例显示,较之于另两种单元,三角形的二次单元在精度和收敛性上达到最好的匹配。

一种新型的平板壳元

本文结合Ｗｉｌｓｏｎ非协调元和ＤＫＴ板元、构造了一种高效的平板壳元．通过引入强制条件使畸变的Ｗｉｌｓｏｎ元通过分片检验以保证其收敛性．完整地推导了ＤＫＴ三角形板元的有限元列式．此壳元可解决板、壳弯曲问题，精度和八结点超参数壳元相当。

控制棒组件在流体环境中下落时所受阻力的计算

基于流体力学和边界层理论，探讨了控制棒组件在下落过程中所受的流体阻力。对控制棒组件的 3种部件——控制棒束、驱动杆、星形爪在下落时所受的流体阻力分别按 SU/PG迎风修正的有限元数值方法及基于边界层理论的近似解析法进行求解，完成了控制棒组件下落过程的时程分析，并得出该组件的下落参数 (位置和速度 )与瞬时流体阻力的关系。

不可压缩超弹性材料的有限元应力分析

讨论了不可压缩性对超弹性材料应力－应变关系的影响；通过对各种有限元方法的分析比较，适当修改了已有的应变能密度函数的形式使之更适合数值计算。数值算例表明，文中提出的应变能密度函数的形式较之前人提出的形式具有更广的适应性。

流体液体激光器的热流场对输出光场的影响

为了研究液体流速对输出光场的影响,采用数值模拟的方法,模拟了硬边正支非稳腔的有源流体激光器的输出场,并用有限元差分法分析了不同流速条件下热流场分布,得到了在平面波抽运光抽运,并考虑介质的增益饱和时其输出光场的光束质量和光斑中心(峰值强度),在实验观察到了液体流动时光斑中心发生了偏移。结果表明,当液体流速大于1 m/s时,光束质量趋于定值,激光光斑中心偏向于受抽运面的侧面。

一种快速实现多峰值函数优化的改进遗传算法

针对基本遗传算法具有的收敛早熟、局部搜索能力差等缺点,提出了一种快速实现多峰值函数优化的改进算法。该算法包含并行小生境技术、可疑峰值点判断、引入局部搜索参数等策略,并采用C语言成功编写了通用程序。数值算例表明:该改进算法能有效防止早熟收敛,明显提高遗传算法的收敛效率,快速搜索到目标函数的所有最优点。该算法对求解多峰值函数优化问题具有普适性。

12种不同几何形状的种植体的生物力学分析

应用有限单元法完成了对12种口腔种植体模型的生物力学性能分析及种植体的形状优劣性的评判。12种种植体模型参照于现有的种植体产品,并具有相同的直径、长度和螺纹尺寸。下颌右中切牙牙位的有限元模型根据一名成年男性志愿者的CT数据构建,沿牙根方向植入种植体。分别在牙冠处施加垂直和横向载荷,得出了12种种植体周围骨质中的等效应力和变形分布,并通过赋分排序法比较种植体的形状优劣。结果表明,圆柱形的种植体在12种种植体中具有最优形状,会使颌骨产生较小的应力值和变形。

双侧对称抽运横流液体激光器的光束质量分析

为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M^2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M^2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。

水轮机组结构-液体系统的动态特性分析

讨论了耦合系统自由振动的控制方程 ,着重对动水压力向量及附加质量阵的计算进行阐述 ,并对在水介质下的结构的动态特性计算的求解方法作简要说明 ,最后介绍一个实用例子得出的计算成果 ,该例表明考虑液体影响得出的机组自振频率比不考虑液体影响所得值明显下降 。

基于ANSYS二次开发技术的改进遗传算法在结构优化设计中的应用

为克服基本遗传算法的缺陷,提高其全局搜索能力,提出了基于并行小生境算法、可疑峰值点判断方法和局部搜索技术的改进遗传算法。通过引入VC++对ANSYS的二次开发技术,将改进遗传算法与结构计算和优化相结合,使程序具有较强的处理实际问题的能力。最后通过对平板模型支撑位置优化算例的分析,验证了改进算法的可靠性和实用性。该方法对其它复杂工程结构的优化设计同样适用。

第九届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛命题工作小结

本文总结了第九届大学力学竞赛团体赛的命题思路和整体考虑,介绍了各题的内容、难点,以及与往届赛题的不同之处,介绍了如何在命题工作中体现对创新能力和综合素质的考核.