基于CFEM的D-N交替算法的一类凹角区域各向异性外问题求解

基于曲边有限元(CFEM)的自然边界元理论,设计出带CFEM的D-N交替算法,来解决无穷凹角区域上的各向异性外问题,并给出了近似解与真解之间的误差估计和收敛性.

基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟和响应特征

为了研究复杂地电模型的航空瞬变电磁法全波形响应特征,需要开发考虑发射波形的三维数值模拟算法。本研究基于非结构四面体网格和位移逆Krylov子空间(Shift-and-Invert Krylov,简称SAI Krylov)方法,采用基于电偶极子离散的场源处理方法模拟场源,在时间域进行计算实现了全波形航空瞬变电磁法矢量有限元三维数值模拟。使用均匀半空间模型在阶跃波、半正弦波、三角波和梯形波激发下的全波形解析解、VTEM实际激发波形的后推欧拉算法计算结果,检验了本研究开发的数值模拟算法的正确性。设计地表起伏异常体模型,计算和分析了航空瞬变电磁响应特征。开发的基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟算法适合模拟复杂地电模型的响应,具有较高的计算精度。

冷轧板带变形的三维分析

应用三维弹塑性有限元法，在大型商业有限元软件平台上开发了冷轧板带模拟系统，分析了轧件变形情况，考虑了不同厚度、压下率和摩擦系数的影响，并计算了边降及金属横向流动的变化规律，计算结果与实验结果吻合情况较好。

不同构型梁-缘结构抗鸟撞性能分析

在传统梁-缘结构的基础上,结合前缘的结构形态及其功能型要求,提出了两种斜板保护形式的梁-缘结构。利用三维有限元模型对质量相等的不同构型梁-缘结构进行了鸟撞数值分析。通过比较鸟撞后结构关键部位各时刻的应变、位移等发现:斜板保护形式的梁-缘结构表现出良好的抗鸟撞性能。数值模拟结果为今后设计新构型抗鸟撞击结构部件提供了参考依据。

无界问题自然边界元与有限元的迭代耦合

根据区域分解算法的思想,研究了自然边界元与有限元耦合法的D-N迭代原理,并编写了耦合法计算程序,求解了带方孔的无界平面弹性问题。算例计算结果表明:当计算半径R取为孔洞尺寸的1.2倍,耦合法网格划分时取144个节点即可较好的逼近收敛值,而相同收敛效果有限元网格划分时需取272个节点。并且,在迭代过程中,松弛因子的选取对迭代收敛速度的影响很大,当松弛因子取0.2时,迭代收敛速度最快。

复合材料大层数层合板热变形热应力有限元分析

研究复合材料大层数层合板结构承受热载荷或同时存在机械载荷作用下，由于层合板各单层间存在着剪切耦合和泊松比的不协调等因素引起的热应力、热变形和自由边缘效应．采用三维八节点等参有限单元法，其特点是在划分三维单元时，每一个单元内可包含多个具有不同铺设角、不同组分材料的铺层．该文导出了相应的三维有限元分析各表达式，进行了实例数值计算，得到了反映大层数层合板热变形、热应力特性的一些有价值的结果．

边棱元法──一种模拟和分析电磁场的新型计算方法

边棱元法（ｅｄｇｅ－ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ）是一种基于有限元网格划分的模拟和分析电磁场的新型计算方法，和传统的有限元（节点元〕相比，它具有无虚模干扰、变量少、计算量小等优点。本文给出了基于四面体边棱元的三维电磁问题的计算公式和非均匀填充介质的矩形微波谐振腔的计算结果；首次定量地比较了边棱元和节点元的总体矩阵；讨论了零本征值的根源，首次给出了其总数的预测公式。

用边有限元法计算三维各向异性介质的电磁响应

用边有限元基函数导出了各向异性介质中麦克斯韦 (Maxwell)方程的边有限元关系式 ,计算了三维各向异性介质中多分量电磁测井的响应。将总场分离成背景场和二次场的处理技术 ,使该方法适应于有限尺寸和任意方向的源以及倾斜井眼。离散化得到的方程用加不完全乔累斯基分解预处理的Krylov子空间迭代算法实现。利用多层模型检验了该方法。模拟结果表明 ,不同的发射和接收方式在各向异性介质中电磁测井响应有较大差别 ,共面垂直线圈发射和接收 ,视电导率介于各向异性的垂直电导率和水平电导率之间 ;同轴水平线圈发射和接收 ,视电导率等于各向异性的水平电导率 ,用多分量电磁测井可以给出更多和更准确的地层电阻率信息。

多层介质涂覆腔体电磁散射特性的IBC/FEM分析

将 Leontovich阻抗边界条件 ( IBC)与矢量有限元法 ( EB- FEM)相结合对内壁涂覆多层介质开口腔体的电磁散射特性进行分析。将 IBC和腔体口面边界积分方程分别转化为第三类边界条件形式 ,从而导出边值问题的相应泛函。表面输入阻抗通过广义反射系数得到 ,计入了介质内部电磁波的多次反射 ,提高了 IBC/ FEM混合法的精度。数值结果表明这种 IBC/

基于正交试验、组合赋权-灰色关联的机床横梁优化设计

机床横梁是机床的重要部件,横梁的刚性对机床的加工精度影响很大,为此,需要对横梁结构进行优化设计以获得良好的静、动态特性。设计了6种横梁筋板结构,初步筛选出4种筋板结构的横梁,并以横梁筋板结构、筋板厚度、上导轨支撑筋板倾斜角度为试验因素,以横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率为评价指标设计了三因素四水平的正交试验;采用灰色关联法和组合赋权法处理有限元分析数据,获得优化设计的最优参数组合。结果表明,横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜45°设计为最优方案,与原设计方案相比质量减轻了466 kg,横梁总形变减少了7.36%,一阶固有频率提高了2.91%。拓展了正交试验、组合赋权-灰色关联法的应用范围,为其它机床零部件的设计提供了有益的方法参考。

三维非稳态流场的有限元数值模拟

应用伽辽金加权余量有限元法，对三维非稳态流动的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和质量守恒方程进行了数值求解方法研究和程序开发，并通过三维Ｃｏｕｅｔｅ流动的计算对程序进行了检验，为今后开展自由表面的充型流动数值模拟奠定了基础．

基于有限元方法的圆筒直线感应电机边端效应分析

本文采用基于有限元方法的Maxwell 2D软件对圆筒直线感应电机进行磁场研究和运动仿真。仿真结果表明电机推力随速度的增加出现明显下降,验证了边端效应对电机性能影响的理论分析。