水管冷却混凝土温度场计算的三维p型有限元法

引入阶谱与自适应技术,将p型有限元法应用于水管冷却混凝土温度场的仿真计算,通过对单元升阶谱,以扩大容许函数空间来提高数值解精度,并编制了p型自适应有限元计算程序。针对同一计算模型,分别采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了水管冷却混凝土温度场的计算分析和对比研究。结果表明,p型有限元法的计算结果在网格稀疏的情况下仍然能够达到较高的精度,特征点温度时程线和温度场等值线与精细算法值吻合得较好,而常规有限元法则误差相对较大。同时,采用p型有限元法进行水管冷却混凝土温度场模拟,可以在保证计算精度的前提下减少单元数量,从而降低前处理的难度、工作量以及计算的时间成本。

基于p型有限元法的平面钢闸门局部屈曲系数计算

为探讨p型有限元法在水工平面钢闸门局部屈曲特性分析中的适用性,考虑了长圆形排水孔及主梁腹板不同尺寸的影响,在一定的单元数下选择使用shell单元,通过提升插值多项式阶数p的方式计算得到收敛的屈曲载荷和局部屈曲系数,并与通过传统有限元法等方法得到的结果进行对比。结果表明,p型有限元法在满足一定精度的前提下具有前处理少、网格划分少、收敛速度快的优点,在闸门局部屈曲特性分析中应用具有可行性。

基于p型有限元法和围线积分法计算复合型应力强度因子

传统有限元法由于采用低阶插值计算应力强度因子时,需要划分的网格数较多,收敛速度较慢,得到的应力强度因子精度不足。p型有限元法在网格确定时通过增加插值多项式的阶数来提高计算精度,具有网格划分少、收敛速度快、精度高、自适应能力强等特点。本文采用基于p型有限元法的有限元计算软件StressCheck计算得到应力场和位移场,并由围线积分法导出混合型应力强度因子(SIFs)。通过几个经典算例,分析了围线的选择对计算精度的影响,计算了不同裂纹长度、不同裂纹角度和裂纹在应力集中区域不同位置时的应力强度因子。并将数值结果、理论解与文献中其他数值计算方法所得的部分结果进行了对比分析,结果表明自由度数不大于7000时,导出的应力强度因子相对误差最大不超过1.2%,数值解表现出较高的精度及数值稳定性。

基于p型有限元法计算边缘斜裂纹应力强度因子

求解不连续问题的传统方法是扩展有限元方法,但其在求解应力强度因子时,需要较多的网格数,且收敛速度较慢,计算精度也显不足。将p型有限元法和围线积分法结合起来求解应力强度因子,既可以通过p型有限元法减少所需网格数和提高计算精度,又可以通过围线积分法(CIM)提高计算精度。首先通过p型有限元法求得位移场和应力场,再利用围线积分法(CIM)导出应力强度因子(SIFs)。分析计算了经典算例,讨论了网格划分对导出应力强度因子的影响,并将计算所得的数值结果与经典算例的理论解或文献中通过其它数值计算方法获得的部分数值计算结果进行了对比分析。计算结果表明:通过p型有限元法和围线积分法(CIM)所导出的应力强度因子(SIFs)的数值解表现出了较高的精度和较好的数值稳定性。

P型自适应有限元法及其在机车车辆强度分析中的应用

着重介绍了p型自适应有限元法的基本概念、典型算法、单元形函数特点及误差估计方法,并利用ANSYS软件提供的p单元时机车从动车轮的静强度进行了自适应分析。计算结果表明,利用该方法可提高分析效率,得到精度可靠的分析结果。

动力分析的块体单元法(英文)

介绍了阶谱块体单元法的基本理论和应用,提出了动力分析的块体单元法表述公式。首先,简要回顾了块体单元法的发展历程,阐释了"覆盖"的新概念,介绍了块体单元法的静力平衡方程组,应用p型有限元法的形函数,将块体的位移场表达成为所谓的广义自由度的函数.然后,给出了广义质量矩阵、广义刚度矩阵和广义阻尼矩阵的具体表达式,通过它们将分布于块体内部的与时间有关的广义弹簧力、广义惯性力和广义阻尼力分别转移到覆盖单元的结点上.随后,基于虚功原理、变形协调条件和本构关系,推导了块体动力系统的控制方程组.最后,研究了一个简单算例,将计算结果和解析解进行了对比,对比结果说明了所提出方法的正确性和有效性.