定常Navier-Stokes方程的一种高效稳定有限元方法

提出了二维定常Navier-Stokes(N-S)方程的一种两层稳定有限元方法.该方法基于局部高斯积分技术,通过不满足inf-sup条件的低次等阶有限元对N-S方程进行有限元求解.该方法在粗网格上解定常N-S方程,在细网格上只需解一个Stokes方程.误差分析和数值试验都表明:两层稳定有限元方法与直接在细网格上采用的传统有限元方法得到的解具有同阶的收敛性,但两层稳定有限元方法节省了大量的工作时间.

岩土工程半解析半数值方法若干进展

总结了笔者等近年来有关岩土工程半数值半解析方法方面的研究进展,重点介绍了有限层方法、析解法、等积变换法、广义剪切位移法、广义荷载传递函数法等5个方面,充分显示了半数值半解析方法良好的应用前景。

荷载接触形式对路面结构力学指标的影响分析

传统沥青路面结构力学模型通常将车辆荷载假定为圆形、椭圆形、矩形,与实际路面结构在非均布荷载作用下的真实受力状态有一定的区别。应用3D-Move Analysis有限层软件,建立黏弹性材料特性下力学响应模型,对比分析了静载和动载情况下,不同荷载接触形式对路面结构剪应力、路表弯沉、面层底部拉应力、土基顶部压应变最大值及位置的影响;分析了水平力系数和轴载变化时,各指标最大值的变化规律。结果表明:不同荷载状态、荷载接触形式作用下,各力学指标最大值及位置有较大的区别;汽车匀速行驶时,按照传统静载计算结果进行力学指标设计是偏于安全的;汽车制启动时,计算结果比静载偏大,并随着水平力系数的增加持续增大,仍按传统静载结果设计容易导致车辙、疲劳开裂等早期损坏现象;不同荷载接触形式,各力学指标均随轴载的增加而增大。

城市道路交叉口沥青路面抗剪强度及车辙分析

近年来,沥青路面由于抗剪强度不足而出现流动、车辙、拥包的现象十分普遍。尤其在城市道路交叉口附近,由于车辆频繁的制、启动,损坏现象更为严重。应用3D-Move Analysis有限层方法建立粘弹性材料特性下路面结构受力模型,从荷载工况、温度车速、水平力作用等方面对路面受力响应进行分析,并利用沥青层永久变形公式计算车辙。结果表明:距路表4 cm左右处,剪应力和竖向压应力达到最大值,分层车辙也达到最大值,剪应力和竖向压应力是导致车辙病害的主要原因;同时重载、水平力、高温以及低速工况加重了病害的发展。通过改善结构材料特性以及结构层的组合,对今后交叉口沥青路面的设计、施工以及维护管理方面提供了有效的依据。

群桩—土—承台结构共同作用的数值分析

以层状横向各向同性弹性半空间地基模型并采用有限层子域方法为基础 ,建立了群桩—土—承台结构在斜向荷载作用下的共同作用的数值分析方法。该分析方法考虑了地基土的成层非均匀性和同层非均匀性以及竖向荷载与水平荷载之间的耦合等因素 ,并将承台视为厚板组合单元 ,使分析更接近实际工作状态。算例表明 ,此方法计算方便、精度较高。

定常Navier-Stokes方程的三种两层稳定有限元算法计算效率分析

讨论分析了定常Navier-Stokes(N-S)方程的三种两层稳定有限元算法.它们将局部高斯积分稳定化技术和两层算法的思想充分结合,采用不满足Inf-Sup条件的低次等价有限元P_1-P_1或Q_1-Q_1对N-S方程进行数值求解,在粗网格上解定常N-S方程,在细网格上只需求解一个Stokes方程.误差分析和数值实验都表明,当它们的粗、细网格尺度比分别为H=h^(1/3)| logh|^(-1/6),H=O(h^(1/2))和H=O(h^(1/2))时,它们与在细网格上的标准有限元算法具有相同的收敛速度.而两层稳定有限元算法却节省了大量的计算时间.相比之下,简单两层稳定有限元算法具有更高的计算效率,Oseen两层算法次之,Newton两层算法较低而且进一步发现较小粘性系数对Newton两层算法数值精度影响较大.