有限元线法通用程序——FEMOL92

介绍了用于线弹性结构分析的有限元线法通用程序—FEMOL92。

位移反分析的有限元线法及其工程应用

有限元线法作为一种半解析的数值方法,具有网格剖分简单,计算精度高等优点。将有限元线法应用 于岩土工程位移反分析,提出基于有限元线法的位移反分析方法。工程实例显示了该方法的可行性。

二维有限元线法超收敛解答计算的EEP法

有限元线法(FEMOL)是一种优良的半解析、半离散方法,但其解答存在解析方向和离散方向的精度不相称的弱点。本文提出将二维有限元线法比拟为广义一维问题的概念,遂可将新近提出的一维有限元超收敛计算的单元能量投影(EEP)法推广到二维有限元线法分析中。经有限元线法后处理中EEP超收敛计算而获得的解答,继承和保留了一维有限元中的出色表现,不但使任意一点的位移和应力的解答在两个方向具有相当的精度,而且都具有超收敛性质。文中以二维Poisson方程问题为例,具体给出了有限元线法EEP超收敛的公式,并给出了数值算例,用以表明本法的可行性和有效性。

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.

张拉膜结构极小曲面找形的有限元线法求解

张拉膜结构的极小曲面找形分析是一个非线性求解过程,数值求解时会出现解曲面表述的不唯一而导致问题求解困难。从膜曲面面积的表达式出发,提出在变分方程中用初始解对面积微元和坐标基矢量夹角进行限定的方案,有效地排除解答不唯一的困扰,在此基础上提出一套基于非线性有限元线法的迭代求解算法。算例表明,本法效力强、收敛快、精度高,是一种可靠、实用、高效的找形方法。

弹性力学轴对称问题的有限元线法

给出了解弹性力学空间轴对称问题的有限元线法的基本理论。该法包括了２－４条结线的等参数单元，沿结线方向的两点边值问题采用插值矩阵法解之。算例表明，本法具有良好的收敛性和较高的计算精度。

计算力学的有限元线法

本文对新近提出的有限元线法作一简介,对其正在取得的进展及发展前景作了评述及展望。

无穷域势流问题的有限元/差分线法混合求解

提出了一种将有限元和差分线法相结合求解无穷域势流问题的算法。用两同心圆将求解域划分为存在重叠的有限和无限两个区域,在有限和无限域上分别用有限元和差分线法求解Laplace方程边值问题。用差分线法推导出的关系式修正有限元方程,求解该方程组从而得到原问题的解。本算法将求解无穷域问题转化为代数特征值问题和有限域内线性方程组的求解问题,减少了计算量。考察了重叠区域的大小对计算精度的影响,发现随着重叠区域的减小,计算误差小幅度地增大。算法虽然基于重叠型区域分解,但是计算无需反复迭代,节省了计算时间。数值算例验证了算法的正确性。

P型有限元线法分析扁壳弯曲问题

本文从中厚扁壳理论出发,建立高次(次数p可高达14次)扁壳弯曲问题的曲线曲边有限元线法单元.实际计算时,单元尺寸h可以不变,由提高单元次数P来取得比加密单元收敛更快的p收敛.算例表明,本法精度高,收敛快,较理想地克服了剪切闭锁现象,是一种分析扁壳结构的出色的方法.

壳体的有限元线法分析(Ⅰ)——基本理论

本文从退化壳理论[6]出发构造了任意曲面壳体的四边形有限元线法[1][2]单元。该单元满足 连续，为协调单元。对于所构造的单元，本文从最小势能原理出发推导出用该单元作壳体静力计算的控制微分方程和边界条件，得到一致的线法方程体系。全文共分两篇，此为上篇，主要介绍基本理论，数值算例将在下篇中给出。

滑移线场理论中不同流动法则的极限分析有限元解

广义塑性理论表明,关联流动法则是非关联流动法则中的一种特殊情况.从理论上证明了在非关联流动法则条件下,速度矢量方向与破坏面夹角为φ,而不是目前通常采用的φ/2,澄清了传统滑移线场理论中对于这两种流动法则的模糊认识.通过极限分析有限元法,再次证明了滑移线场理论中用关联流动法则与非关联流动法则可得到相同的应力滑移线、极限荷载及速度滑移线,只是速度矢量方向不同.说明极限分析有限元法不仅可以精确地解决求地基极限荷载问题,而且有助于搞清滑移线场理论中采用非关联与关联流动法则的区别.

膜结构极小曲面找形分析的一种线性化近似方法及其有限元线法求解

膜结构的极小曲面找形分析是一个非线性问题,求解时需要进行大量非线性迭代,并需要一个合理的初始解作为收敛的保证,计算繁琐、量大且难度高。该文利用积分中值定理和归一化手段对曲面面积的表达式进行一种特殊的线性化,将原非线性问题转化为线性问题,使问题得到本质性的简化。该线性问题的解答作为原问题高质量的近似解,既可用于结构的初步设计阶段了解膜面的大概形状,亦可作为精细的找形分析中非线性迭代求解的初始解。该线性化方法的误差主要来源于映射参数分布的不均匀性,对于常见的可用平行四边形剖分的膜,其逼近精度相当高。有限元线法(FEMOL)是一种基于常微分方程(ODE)求解的半解析方法,其高度的解析性和解的光滑性特别适合于膜结构的分析。该文采用高次线法单元分析求解转化后的线性问题,只需一次求解,无需任何迭代。数值算例表明:该方法是一种简单、高效、高逼近度的膜结构找形分析方法。

有限元线法斜型薄板单元及其应用

导出斜型薄板单元模型并应用于有限元线法(FEMOL)求解平行四边形斜板的弯曲问题.还给出利用半离散总势能泛函的极值条件导出的有限元线法控制微分方程组及其ODE求解体系.计算实践表明,仅用很少数量的斜单元网格就可以得斜型薄板弯曲问题高精度的解答.

有限元线法求解非线性模型问题——Ⅰ.薄膜大挠度

本研究将新近发展起来的有限元线法应用于非线性问题,分析求解了若干具有代表性的模型问题,探讨了统一的求解模式及相应的处理手段。作为这一系列工作的首例,本文将该法应用于薄膜大挠度这一几何非线性模型问题,对任意形状的薄膜作了理论公式推导,通过对几种典型形状薄膜的具体数值计算,揭示了该类问题存在极限变形状态这一重要特性。数值算例的精确性与可靠性以及求解的高效性表明,本法是求解这类几何非线性问题的高效能的方法。

矩形薄板分析的大位移几何非线性有限元线法

本文建立了分析矩形薄板的大位移几何非线性有限元线法理论,导出了相应的大位移非线性计算公式,并解决了板组结构中板元相连处的位移连续性和相互约束协调性问题。算例结果比较表明,本文方法可靠、精度高。

旋转弹性体的有限元线法分析

本文将有限元线法应用于一般荷载作用下的旋转弹性体的分析。文中将任意荷载沿环向展开为Ｆｏｕｒｉｅｒ级数，利用正交性，将问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加。文中对任一环向谐波建立了旋转面上的曲线曲边单元，导出了相应的常微分方程体系，并对由柱坐标引起的ｒ＝０处的奇异性问题做了完备合理的处理。文中给出了具有代表性的数值算例。

有限元线法的曲线单元

有限元线法是一种新近提出且正在开发中的一种新型结构分析方法。本文建立了有限元线法的曲线单元,并以弹性力学平面问题为例给出了相应的数值算例以表明曲线单元良好的适用性及有效性。

N-S方程基于投影法的特征线算子分裂有限元求解

提出了一种求解非定常不可压缩纳维--斯托克斯方程(N--S方程)的新型有限元法:基于投影法的特征线算子分裂有限元法.在每一个时间层上将N--S方程分裂成扩散项、对流项、压力修正项.对流项采用多步显式格式,且在每一个对流子时间步内采用更加精确的显式特征线--伽辽金法进行时间离散,空间离散采用标准伽辽金法.应用此算法对平面泊肃叶流、方腔流和圆柱绕流进行数值模拟,所得结果与基准解符合良好.尤其对于Re=10 000的方腔流,给出了方腔中分离涡发展和运动的计算结果,并发现在该雷诺数下存在周期解,表明该算法能较好地模拟流体流动中的小尺度物理量以及流场中分离涡的运动.

变截面高层筒体结构的有限元线法整体稳定和二阶分析

本文用有限元线法对变截面的高层简体结构进行空间整体稳定和二阶分析。先把实际框筒结构分段连续化为正交各向异性折板结构；用有限元线法，通过有限条元半离散化，取结线上位移为基本未知函数，由势能驻值原理建立稳定和二阶分析的常微分方程组；由常微分方程求解器直接求解。

有限元线法求解非线性模型问题——Ⅱ.扭转杆的最优截面

作为有限元线法(FEMOL)求解非线性问题的系列工作之二,本文将该法应用于形状优化问题,对扭转杆的截面优化这一模型问题作了分析求解。文中首先对双连域截面的扭转问题作了FEMOL推导,然后允许结线的长度改变以描述不同的截面形状,再利用若干变换技巧将形状变量及优化条件引入常微分方程(ODE)体系中,从而将问题转换成标准的非线性ODE问题,并由ODE求解器进行求解。文中算例显示了本法对形状优化问题的求解具有方法简洁、实施方便、效率显著等优点。