混凝土面板堆石坝跨尺度有限单元模拟技术的开发与应用

混凝土面板的薄板结构特性以及计算成本的控制需要,导致面板模拟精度相比面板复杂的工作条件、结构重要性而言过于粗糙,严重影响数值模拟计算的可靠性。【目的】为了实现面板的精细化模拟,【方法】通过在面板堆石坝的有限元计算中引入六面体任意节点单元,开发了一种混凝土面板堆石坝跨尺度有限元模拟技术,采用该技术对某面板堆石坝进行数值模拟,并与常规有限元模拟结果进行对比。【结果】结果显示,采用跨尺度精细化模拟技术,面板拉、压应力均有显著增大趋势,其中水平向压应力和顺坡向拉、压应力的增幅分别达到10%、40%和70%左右,两岸局部水平向拉应力甚至出现8倍以上增幅;沿面板厚度方向应力、变形也显示出压应力向表层发展、拉应力及结构缝张开度向底部发展的现象,尤其是顺坡向拉应力,表层、底层拉应力比值超过2.0;计算结果与面板堆石坝实际运行表现相互吻合。【结论】对比研究表明,跨尺度模拟技术不仅可以精细地反映单块面板的应力变化、接缝位移变化,而且可以反映面板变形与应力沿厚度方向的变化规律,为复杂面板堆石坝结构设计提供了更加可靠的依据。该技术计算效率、模拟精度高,具有很大的推广应用价值。

二维任意域内基于节点的局部网格生成算法

凸域内基于节点的局部网格生成算法,克服了基于节点的有限元方法的网格生成可能产生的不一致性。将该基于节点的局部网格生成算法的适用范围拓展到二维任意域。另外,提出了通过使用约束Delau-nay路径来划分任意域的区域划分算法,该算法使得在并行实现网格生成的过程中各处理器之间无需通信,从而大大提高了节点给定情形下有限元方法网格生成的并行效率。

模拟三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法

扩展有限元法模拟裂纹时独立于网格,因此该方法是目前求解裂纹问题最有效的数值方法。为了在计算代价不大的情况,实现大型结构分析中考虑小裂纹或提高裂纹附近精度,在裂纹附近一般采用小尺度单元,其他区域采用大尺度单元。提出了分析三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法,在需要的地方采用小尺度单元。基于点插值构造了六面体任意节点单元。所有尺度单元都采用8节点六面体单元,这样六面体任意节点单元可方便有效地连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。边裂纹和中心圆裂纹算例分析结果表明,该方法是正确和有效的。

中子扩散方程三棱柱节块解析基函数展开方法的应用

将中子通量密度在三棱柱节块内用一组完全满足中子扩散方程的解析基函数近似展开,节块之间采用面偏流零次矩阵和一次矩阵进行耦合,从而获得了中子扩散方程的解析基函数展开方法。基于此方法,研制了TABFEN程序,并将此程序应用到复杂几何中子扩散方程的求解当中。另外,中子共轭方程是表征中子价值守恒的方程,通过数值推导,可以将共轭中子扩散方程写成形如中子扩散方程的矩阵形式,进而可以通过解析基函数展开方法求解,在求解的过程中,采用从低能群到高能群的扫描方式以提高计算效率。为了验证该方法的可行性,选取了一系列问题进行测试,并将计算结果和细网差分程序CITATION及参考解对比,结果表明,该方法计算精度较高,切实可行。

运算放大器电路的计算机辅助分析

主要研究理想运算放大器电路的系统分析法 (节点电压方程 )的计算机辅助分析与求解 .采用将运算放大器描述成零值器与泛值器的方法 ,编写电路节点电压方程 ,用全选主元高斯消去法解系统方程 ,采用 VisualBasic进行程序设计 .

Delaunay三角剖分的最优化网格节点生成算法研究

针对任意域Delaunay三角剖分存在的局部网格质量不佳问题,提出了一种改进的Delaunay算法。利用边界三角形单元节点和重心的关系是否满足右手定则来判断初始三角形单元是否位于剖分域内的三角形重心法,并保留剖分域内的三角形单元;对待插入节点进行最优化处理以获得高质量网格,避免产生畸形单元;算例结果表明,所提方法可以适应复杂几何边界区域的划分,并可获得质量较高的三角形网格。

平板断裂问题的多尺度扩展有限元法

采用渐进弯曲奇异函数和跨过裂纹面的不连续函数,加强常规的位移逼近空间,从而使计算网格独立于裂纹,建立了贯穿裂纹Reissner-Mindlin板的多尺度扩展有限元法。在裂纹附近区域采用小尺度网格,其他区域采用大尺度网格。在计算代价不大的情况下,考虑大型结构中小裂纹的存在或者提高裂纹附近的精度。所有尺度单元都采用四结点四边形板单元,四边形任意结点板单元连接不同尺度单元。用互作用积分法计算裂尖应力强度因子,算例分析检验了本文方法的精度和有效性。

任意结点组上的截断Hermite插值收敛(英文)

给出了任意结点组上截断Hermite插值的加权Lp范数收敛的充分条件.其中主要结论之一:给定一个整数r,0≤r≤m-1,函数f∈Cr[-1,1],记Hn,r(f;x)为任意结点组X上的Hermite插值多项式,设dμ为一个测度,0<p≤∞.设m k∈N o或者m k∈N e且m=max1≤k≤n m k≥3,r∈N0.进一步假设0≤r<q<m-1,r≤m-3.则sup‖f‖q'≤1‖Hn,q(f)‖dμ,p≤c(p,r)‖H n,r‖dμ,p,其中q'=min{q+1,m-1}.

用样条有限点法求解任意四边形薄板的弯曲问题

通过坐标变换，将xoy平面上的任意四边形区域化为ξoη平面上的正方形区域，并在一个方向取梁的振型函数，另一方向取样条函数为位移试函数，应用变分原理，推出了求解具有简支或固定边界条件的任意四边形薄板弯曲问题的基本公式，从而得到了一种计算非规则区域薄板的途径。算例证明该法简捷，精度高，可以在微机上运行。

模拟三维裂纹问题的自适应多尺度扩展有限元法

为了在大型结构分析中考虑小裂纹或以小的代价提高裂纹附近求解精度,该文建立了分析三维裂纹问题的自适应多尺度扩展有限元法。基于恢复法评估三维扩展有限元后验误差,大于给定误差值的单元进行细化。所有尺度单元采用八结点六面体单元,采用六面体任意结点单元连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。三维Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹算例分析表明了该方法的正确性和有效性。

非结构任意多边形网格辐射扩散方程有限体积格式

本文基于非结构任意多边形网格体系,给出了求解辐射扩散方程的中心型有限体积格式,格式中出现的网格节点未知量由相邻的网格中心未知量加权给出,综合考虑网格几何及扩散系数的影响,给出了节点未知量的一种加权方式,数值实验表明格式在各种非结构网格上具有较强的适应性.

机会网络中节点相遇的时-空特征

节点相遇特征是构建机会网络节点运动模型、实现数据机会转发的基础,也是研究机会网络的动态拓扑演化规律,指导网络部署,特别是移动节点部署的重要依据.以4个实测数据集为对象,研究了基于节点度的节点相遇空间特征:节点度分布很不均衡;随着节点度的增加,任意相遇次数按照幂律递增,核心节点比孤僻节点对消息传输成功率的贡献更大;研究了基于任意相遇时间间隔的节点相遇时间特征:多数任意相遇时间间隔和相遇持续时间都很小,相遇持续时间较小的记录对消息传输成功率影响较大,而相遇持续时间达到一定值后,时间的增长对消息传输成功率的贡献可以忽略不计.这些时空特征对于构建机会数据传递方法,解决无网络覆盖或覆盖不佳区域的通信难题具有重要意义.