浅谈利用线元法进行公路任意曲线定线的算法

公路定线时,工程师有时希望穿越特定的地方,而传统的定线方法较难解决这一问题。本文结合笔者多年的定线经验,提出了利用线元法定义任意曲线形式的算法,在作公路立交等复杂线形时具有独特优势。

详解线元法在地铁施工放样的应用

阐述了线元法的概念及意义,介绍了利用线元法计算地铁线路施工放样计算坐标的过程及Guass-Legendre公式的计算方法。经对比分析可知,线元法采用5节点的Guass-Lengendre公式求的任意桩号及偏距的坐标精度非常高,能够满足施工精度要求。

线元法计算道路平曲线主点的精度分析

线元法是道路平曲线主点计算的主要方法,当线长的取长精度不同时,对道路的主点数据的计算精度是有影响的,本文以某工程案例进行分析,得出线长的取值精度是如何影响道路平曲线主点数据的计算,并给出提高平曲线主点精度的方法。

详解用线元法计算公路中线坐标

阐明了线元法的概念及意义,介绍了利用线元法计算公路中线坐标的过程及Gauss-Legendre公式的计算方法。

基于边界元法的输电杆塔上分裂导线表面电场数值计算

为了比较准确计算输电导线附近电磁环境,为优化杆塔和线路提供参考,对输电杆塔附近的分裂导线表面电场进行数值分析。根据杆塔的特点,设杆塔模型由一系列圆柱形导体组成,并把圆柱形导体设为线单元。把分裂导线圆柱形表面设成面单元,采用线-面混合边界元法把杆塔和导线作为一个系统进行计算。针对导线表面剖分单元的特点,在高斯积分方法上提出了改进措施,即在剖分单元比较长的方向上增加高斯点,减少计算内存提高效率。同时考虑计算模型两边输电导线的影响和大地镜像的影响。计算结果表明:采用线-面混合边界元法,可以比较准确有效地计算出杆塔附近导线表面电场分布;杆塔附近分裂导线表面电场会明显增大,并随着距离杆塔越来越远,杆塔影响迅速减小,中间相导线受杆塔影响比较大;正常高斯积分长宽比值小于16倍时才比较准确,改进高斯积分后,剖分单元长宽比值64倍时结果仍然比较准确,显著提高了计算精度和效率;当半无限长导线距离计算点较近时对计算结果产生的影响比较大,距离计算点较远时产生的影响比较小。

某拱坝线弹性有限元法坝体应力分析

本文采用线弹性有限元法计算了某拱坝正常蓄水位+温升、正常蓄水位+温降工况的坝体应力,除温升工况上游坝面的主压应力外,拉、压应力均满足应力控制标准。线弹性有限元法与拱梁分载法计算的坝体最大应力、位移值为同一量级,但具体数值和出现部位有差别,体现了不同计算原理和计算模型带来的差异。

线性剪切来流对方柱绕流特性影响的数值分析

为研究线性剪切来流对方柱绕流特性的影响,将对流出口边界条件引入特征线算子分裂有限元法中,建立了线性剪切来流的方柱绕流数值模型,并采用均匀来流的方柱绕流模拟结果验证了该模型计算方柱绕流问题的可靠性。数值模拟结果表明,剪切参数k对方柱绕流尾部形成的两排涡影响明显,涡脱落在k较大时被抑制,在k≥0.4时涡量最终形成一个类似三角形的区域;驻点随k的增加逐渐向高速侧分离点移动,在k≥0.3时驻点的位置不再发生变化;平均阻力系数在0.2≤k≤0.25时发生较大变化,平均升力系数在k≥0.2时为负。

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.

大港—渤海西部地区重力异常数据的处理和解释

曾华霖,杨华在大港油田和渤海油田西部地区存在三个主要密度界面,即新生界与中生界或上古生界之间的界面（S1）、中生界或上古生界与下古生界之间的界面（S2）、莫霍面（S3）。此区的重力布格异常实质上是上述三个界面引起的异常之和。本文的目的是依据现有的重力布格异常图从中分离出下古生界顶面（S2）引起的异常,求取S2的埋藏深度。首先采用线无法进行正演模拟,分别计算S1和S3界面引起的重力值△gs1和△gs3,再将实测值减去△gs1和△gs3,即可求得S2界面引起的重力值△gs2。然后应用Cordell法对△gs2重力值进行反演模拟,求得下古生界顶面（S2）的埋藏深度。此法的计算结果与该区的钻探和地震反映的下古生界顶面的深度符合较好。

液压激波作用下管道流固耦合的动力学建模

为了研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,设计了一种液压激波变频控制系统,建立了激波作用下充液管道流固耦合的动力学模型.采用特征线-有限元法,用Newmark法编程,将由特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,由此求得了管道横向各断面处及轴向的振动时程曲线,并通过快速傅里叶变换获取了管道横向及轴向的幅频特性曲线.试验发现,在激波作用下,充液管道的横向与轴向振动中基频的幅频特性吻合较好,而高阶频率由于谐波干扰信号非常严重,因此与数值模拟结果没有明确的对应关系.

汽车轮罩总成焊接变形分析及优化

焊接变形是影响车身装配精度最主要的因素之一,后期矫正焊接变形将增加车身开发成本。本文采用线弹性有限元法,以某车型的轮罩总成焊接工艺模型为例,利用WELD PLANNER对其进行焊接变形的分析计算。模拟结果显示,轮罩总成的焊接变形量达到了2.81 mm,严重影响了后序的装配精度。在综合考虑影响焊接变形各种因素的基础上,选择改变零件的焊接顺序来实现减小焊接变形量的目的。当首先焊接轮罩分总成和减震器安装板时,轮罩总成的焊接变形量减小到0.591 mm,达到了总成焊接精度要求。

基于casio fx4850P编程实现公路任意里程中边桩坐标正反算

采用Guass-legendre 5节点公式为线路中线的通用公式,在此基础上推导出了待求地面点与线路中线相对位置关系的公式。并采用切线支距法敷设回旋线公式将交点法测设的线路转为线元法。最后,进行工程实例计算,给出基于CASIOfx-4850P的计算器程序编写思路。

上游静止方柱尾流对下游方柱体尾激振动效应影响

基于半隐式特征线分裂算子有限元法,对低雷诺数下串列布置上游静止方柱–下游双自由度运动方柱体结构的尾激振动问题进行了研究.首先与现有文献结果进行对比验证该方法的正确性.然后着重分析了雷诺数(Re)与折减速度(U_r)两个关键参数对下游方柱尾激振动响应的影响,同时将计算结果与单方柱工况进行了对比.数值计算结果表明,雷诺数和折减速度对下游方柱的振幅、振动频率和运动轨迹等动力响应特性的影响较大.随着雷诺数的增大,双柱系统的互扰效应从以涡激效应为主逐渐转变为尾激效应发挥主导作用,从而导致下游方柱的振动响应增强.单方柱工况结构运动轨迹均呈'8'字形.然而,下游方柱的运动轨迹会随着雷诺数的增加而变得复杂.雷诺数较小时(Re=40, 80),下游方柱的运动轨迹基本为'8'字形.雷诺数较大时(Re=120, 160, 200),下游方柱的运动轨迹会出现双'8'字形.同时,下游方柱的尾流场特性主要呈现2S, 2S*, 2P,2T, P+S和稳态6种模式.最后,通过对流场特性进行分析,揭示了串列双方柱系统尾激振动效应的作用机理.

多孔介质中含均相/非均相反应传质过程数值模拟

结合化学反应方程式,并应用多孔多相介质溶混污染物输运过程的数值模型,对多孔多相介质中含均相/非均相化学反应传质过程进行了数值模拟。化学反应主要包含均相快速/慢速和非均相快速/慢速等5种化学反应过程,溶质输运行为的控制机制主要考虑对流、扩散及降解、吸附等。基于原有的隐式特征线Galerkin离散化的有限元方法,求解模型控制方程的边值初值问题,求解过程中把均相化学反应物质中按照反应物和生成物分开,非均相反应物质按照固相和液相分开,对均相反应物及非均相液相物质浓度耦合求解,而均相生成物和非均相固相物质独立求解。使方程组按照其不同类型进行分类,同时可减少未知数的个数。对于含有非线性内状态变量的右端项进行迭代求解。数值例题结果验证了所提出的数值方法的有效性、计算精度和稳定性。

固/固型二维正方晶格声子晶体缺陷态研究

固/固型声子晶体在抑制噪音和隔离振动等工程领域有着潜在的应用。利用有限元方法对存在缺陷的二维正方晶格金/环氧树脂声子晶体进行了研究,数值计算结果表明弹性波在点缺陷处局域,带隙中出现多条缺陷模,点缺陷数目的增加对声子晶体局域特性产生显著影响;弹性波沿着线缺陷传播形成波导,改变线缺陷结构可以改变弹性波传播方向和实现信号的分离。对声子晶体缺陷特性的研究可为声学滤波器和波导等器件的设计提供参考。

线性定常对流占优对流扩散问题的有限体积——流线扩散有限元法

In this paper, two kinds of Finite Volume-Streamline Diffusion Finite Element methods (FV-SD) for steady convection dominated-diffusion problem are presented and the stability and error estimation for the numerical schemes considered are established in the norm stronger than L^2-norm. The theocratical analysis and numerical example show that the schemes constructed in this paper are keeping the basic properties of Streamline Diffusion (SD) method and they are more economical in computing scale than SD scheme, and also, they have same accuracy as FV-Galerkin FE method and better stability than it.

上游静止柱体对圆柱体结构尾激振动的影响

文章运用半隐式特征线分裂算子有限元算法对串列布置的静止上游柱体和下游圆柱的尾激振动问题进行了数值模拟研究。数值结果表明:上游柱体结构的形状、尺寸比(d/D)和折减速度(Ur)三个参数对下游圆柱体结构的动力响应、运动轨迹与涡脱落模态有着显著的影响,且与单圆柱工况相比存在明显区别;随着尺寸比的增大,上/下游柱体结构之间的互扰作用会由流致效应逐渐转变为尾流效应,使得频率特性发生变化,并会导致下游圆柱体结构的振动响应增强;当d/D=0.5和1.0时,下游圆柱体结构的运动轨迹主要为“8”字形;当d/D=1.5时,除了“8”字形外,运动轨迹还会呈现双弯刀形、“双8”字形和不规则形状。通过对流体力系数与位移时程曲线及位移PSD曲线特性进行分析,揭示了其相互作用的内在机理。另外,下游圆柱体结构的尾流场特性也会随参数的变化而变化,其涡脱落模态主要为2S、P+S和2P三种。

轿车副车架焊接变形优化研究

焊接变形是影响副车架装配精度的主要因素之一,后期矫正焊接变形将会增加副车架的开发成本。采用传统的方法优化焊接工艺需要多次实验,开发时间长而且成本高。为了缩短产品的开发周期,降低成本,使用焊接变形分析的有限元软件进行焊接变形仿真分析。首先根据分析结果调整夹具位置,然后优化焊接顺序,在长焊缝处采用点固焊的方法进行工艺优化。仿真结果表明,优化后焊接变形量减少到可接受的范围内,为实际的焊接工艺优化提供了理论依据。

周公宅水库混凝土双曲拱坝体形优化设计

周公宅水库大坝为抛物线形混凝土双曲拱坝,最大坝高125.5 m。根据该工程河谷宽、温差大、水位变幅大的特点,对拱坝的前倾度、拱冠梁剖面厚度、拱圈中心角、拱端加厚等方面进行了研究,采用拱梁分载法和线弹性有限元法对拱坝进行了全面的体形优化和分析,取得了适应周公宅坝址的优良拱坝体形。

调压井结构内力计算研究

针对目前水电站调压井结构向体形巨大化、地质条件多样化、受力条件复杂化发展的方向,内力计算方法对调压井安全性和经济性非常重要。通过结构力学法、线弹性有限元法和非线性有限元法3种方法计算,分析计算调压井结构的受力特征。结果表明:调压井的内力自上而下逐渐增加,较大内力在井筒与底板相接处,最大内力在压力钢管开孔下缘点。调压井底板的内力由板中心向外增大,在底板与井筒相接处内力较大。经这3种计算方法比较,非线性有限元法计算内力最小,配筋量最小。因此非线性有限元法精准反映结构实际受力情况,使调压井结构配筋最经济和合理,使选定调压井的结构为最优结构。