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3 篇 热传导
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5 篇 北京应用物理与计...
5 篇 上海交通大学
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作者

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8 篇 段庆林
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6 篇 胡德安
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6 篇 赖欣
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5 篇 刘谋斌
5 篇 傅卓佳
4 篇 韩旭
4 篇 邵玉龙
4 篇 张阿漫
4 篇 孙鹏楠
4 篇 高欣
4 篇 王璐
4 篇 庄晓莹
4 篇 李森

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可变Horzion的对偶域近场动力分析法及应用

可变Horzion的对偶域近场动力分析法及应用

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：任辉龙庄晓莹蔡永昌 Timon Rabczuk Institute of Structural Mechanics Bauhaus University Weimar Institute of Continuum Mechanics Leibniz University Hannover 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系

近场动力学(Peridynamics)是由Silling在2000年左右提出的全新的分析连续介质破坏的体论体系,由于近场动力学采用积分形式,对非破坏区和破坏区采用统一的控制方程,材料的断裂是模拟的自然结果,因此无需像无网格法或扩展有限元在模型中... 详细信息

近场动力学(Peridynamics)是由Silling在2000年左右提出的全新的分析连续介质破坏的体论体系,由于近场动力学采用积分形式,对非破坏区和破坏区采用统一的控制方程,材料的断裂是模拟的自然结果,因此无需像无网格法或扩展有限元在模型中预先在试探函数内置断裂能量模型。近场动力学可以处理复杂裂纹无需额外的几何处理,如裂纹分叉和贯通,且二维分析方法可轻易推广到三维。然而,传统的近场动力学要求整个求解域须采用统一的近场域(Horizon)尺寸,若采用不同近场域尺寸将导致虚假应力波的产生,无法正确求解问题。统一的近场域尺寸这一限制,使得近场动力学在多尺度分析、多材料问题和自适应分析等问题上的应用受到限制,降低其实用价值。为了解决上述问题,本文提出了一种对偶域的概念,将颗粒之间互相施加作用力和反用力的近场域分离,从而解决了变近场域引起的虚假应力问题。该方法实施简单,无需外加引入"切片"或"应力增量张量"方法来,并可在已有的传统近场动力分析代码上实现。首先,我们推导了bond based对偶域近场动力分析法。在此基础上进一步推导了non ordinary stated based和ordinary state based的对偶域近场动力方法。通过证明揭示对偶域近场动力分析法满足线性动量守恒、角动量守恒,我们还推导出经典的近场动力分析法可视为本方法的一种特例,即近场域和对偶域完全重合。最后,我们通过算例测试了本文方法对二维、三维问题的准确性和有效性,并进一步拓展到自适应、多材料和复合材料分析中。

关键词：近场动力学对偶域虚假应力反射断裂多相材料守恒律

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纤维增强层合板冲击损伤的近场动力学模拟

纤维增强层合板冲击损伤的近场动力学模拟

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：孙朝阳黄再兴王富伟南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室北方民族大学机电工程学院

本文以近场动力学理论的PMB材料本构为基础,结合粘弹性力学中的Kelvin-Voigt模型,通过引入纤维键、基体键以及层间键,建立了纤维增强复合材料层合板的PD率效应本构模型。利用该模型,在LAMMPS软件平台上对各向同性环氧树脂板、纤维增强... 详细信息

本文以近场动力学理论的PMB材料本构为基础,结合粘弹性力学中的Kelvin-Voigt模型,通过引入纤维键、基体键以及层间键,建立了纤维增强复合材料层合板的PD率效应本构模型。利用该模型,在LAMMPS软件平台上对各向同性环氧树脂板、纤维增强复合材料单层板和层合板受冲击的情况进行了仿真模拟,计算结果表明:(1)随着冲击速度的不断增大,层合板的上下表面的损伤呈现出一种先增大后减小的趋势;整体上,上表面损伤面积在较低速大于下表面损伤面积,直到峰值点后,发生贯穿效应,下表面损伤开始大于上表面损伤。(2)在低速冲击中,几何形状与边界约束对于复合材料板的冲击损伤影响很大,而在高速冲击中,它们对于复合材料板的冲击损伤影响减小。(3)层合板在高速冲击损伤的进程中最先形成下表面损伤,然后形成不规则圆台形损伤区域,并伴随上表面边缘损伤的萌生与发展;当不规则损伤区域破碎并脱离主板后,主板中由于弹性波的存在仍会形成新的损伤。

关键词：近场动力学冲击损伤层合板纤维增强复合材料.

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基于近场动力学方法的水力压裂过程数值模拟

基于近场动力学方法的水力压裂过程数值模拟

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：吴凡李书卉段庆林大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

近些年,页岩气的开采引发了全世界的广泛关注。然而,由于页岩的致密性,页岩气被困于页岩体内难以逸出。目前,水力压裂是最为有效的页岩气开采技术,它以压裂液注入页岩气井中,通过高强度水压来压裂岩石,从而使得页岩气能通过裂缝从井中... 详细信息

近些年,页岩气的开采引发了全世界的广泛关注。然而,由于页岩的致密性,页岩气被困于页岩体内难以逸出。目前,水力压裂是最为有效的页岩气开采技术,它以压裂液注入页岩气井中,通过高强度水压来压裂岩石,从而使得页岩气能通过裂缝从井中析出。对于水力压裂过程实施准确的数值模拟不仅有助于深入理解各工艺参数的作用机理,还能通过有效的数值预测给出最优的工艺参数配置,可显著降低生产成本和提高经济效益。然而,由于涉及多裂纹甚至海量裂纹的萌生、扩展、分叉和联合,传统模拟裂纹扩展的数值方法如扩展有限元法等难以对该问题实施有效的数值模拟。近场动力学方法作为一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法,以积分方程替代传统微分方程,在连续与不连续处均成立,因此对于裂纹不需要做额外的特殊处理。这使得它对于模拟多裂纹尤其是海量裂纹问题具有强大优势,并己被诸多学者的研究所论证。本文将采用近场动力学方法模拟页岩水力压裂过程,并依据模拟结果揭示水力压裂中各工艺参数的影响机理,如初始裂纹,水平井排布,地应力等。

关键词：水力压裂近场动力学裂纹扩展多裂纹水平井

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On the stability of the moving least squares approximation and the element-free Galerkin method

On the stability of the moving least squares approximation a...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：李小林 College of Mathematics Science Chongqing Normal University

In this report,the stability of the moving least squares(MLS)approximation is *** is shown that the stability deteriorates severely as the nodal spacing ***,a stabilized MLS approximation is *** stability and error estimates of the stabilized MLS approximation are derived theoretically and verified *** stabilized MLS approximation is further introduced into the element-free Galerkin(EFG)method to produce a stabilized EFG *** analysis of the stabilized EFG method is provided for boundary value problems with mixed boundary *** examples are finally given to demonstrate the theoretical results.

关键词： Meshless Stability Moving least squares approximation Element-free Galerkin method Error estimate

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Extended material point method for crack and fracture parameters

Extended material point method for crack and fracture parame...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者： Yong liang Xiong Zhang School of Aerospace Engineering Tsinghua University

An additional feature for modelling cracks in Material Point Method（MPM）is *** new method,called extended Material Point Method（XMPM）,enriches the nodal degree of freedom based on the idea of extended Finite Element Method（XFEM）.This technique allows the crack problem,which are displacement and velocity discontinuous,to be simulated by only one set of background grid mesh,and so multigrid or multiple velocity fields is not *** easily tracking the crack surface,Level Set Method（LSM）is introduced in MPM *** crack moves with the material points physically and the LSM function value is mapped to the grid nodes from particles in each time step,which finds the nodes to be enriched *** experiments for stress fields distribution and fracture parameters calculation are provided to demonstrate the accuracy of *** the results agree well with analytical solutions and that of other numerical *** is developed for two-dimensional applications but it will be easily extended to three-dimension.

关键词： Extended material point method Crack Level set method J integral Stress intensity factor

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行车荷载作用下高速软土路基的沉降的BEM计算

行车荷载作用下高速软土路基的沉降的BEM计算

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：丁伯阳浙江大学城市学院

近年,饱和软土高速路基行车后的沉降,引起过多起严重事故。虽然行车荷载对饱和土路基作用的动力响应有过不少研究,但一直没认识到行车（移动）荷载作用使饱和土产生变形的主要原因。有如,大量模拟行车作用的不同形态的循环加载,结果却表... 详细信息

近年,饱和软土高速路基行车后的沉降,引起过多起严重事故。虽然行车荷载对饱和土路基作用的动力响应有过不少研究,但一直没认识到行车（移动）荷载作用使饱和土产生变形的主要原因。有如,大量模拟行车作用的不同形态的循环加载,结果却表明:加载不会引起任何明显的累积应变。另外,立足于"Mach效应"讨论的数学力学反应演绎,常因高速公路行驶限速100～120 km/h（28～33m/s）,远小于软土中的S波或R波速度（70～90m/s）而作罢。至于有关的主应力轴旋转的原因,也因不能区别行车状态与其他状态发生的区别而不能继续深入。作为现代土力学的奠基,Terzaghi的饱和软土的固结沉降研究是从排水分析开始。对于饱和土动力作用:打桩会冒水,砂土受地震作用液化也喷砂冒水,"振冲"处理地基时也有大量排水;会有较大的沉降（固结）。对于行车作用的饱和软土由于渗透系数小,排水固结需要较长时间。作者等人曾由Kupradze（1979）方程解的理论,解耦了力源Biot动力方程的组合纵波,求得了快,慢纵波解耦的时域,频域Stokes状态的u-p基本解答。对于以速度V沿X轴运动的移动源,在到达的位置X时对参照点（原点）力,源影响的,显示了Doppler效应的Green函数g（X/V;t）也己求得解答,可利用上述基本解答,再通过BEM表象积分能够得到半空间表面位移,孔压,应力和排水的解答。过去的文献从未有过这方面的讨论,因而作者特别阐述了荷载移动在接近和离开参照点时,由于Doppler效应对介质孔压的不同影响,从而导致对饱和土固结排水的的影响,进而对沉降的影响。结合Terzaghi固结方程作者完成车载对这些沉降影响数理计算,它们是迄今移动源速度对饱和土路基固结沉降定量影响评估的唯一描述。根据以上推导作者指出:行车荷载靠近与离开参照点时,由于Doppler效应造成的孔压差是饱和土路基排水固结的重要原因。它也只是在BEM下才能完成的算例。今天高速交通飞快发展,且日益繁忙。作者相信相关论述将有益于饱和土路基动力反应计算与评估,能够作为饱和软土高速路基设计依据,防止事故的发生。

关键词：行车荷载高速饱和土路基沉降 Doppler效应 BEM计算

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Meshfree Methods:Strong,Weak and Weakened Weak(W2) formulations

Meshfree Methods:Strong,Weak and Weakened Weak(W2) formulati...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者： G.R.Liu Department of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics University of Cincinnati

Theory and Formulation for meshfree methods:This talk introduces various formulations for meshfree methods for solid and fluid mechanics problems,including Strong,Weak and Weakened Weak(W2)*** focus will on the so-called weakened weak(W2)formulation will be presented that guarantees stable and convergent solutions,in comparison with the strong and weak *** then present a family of W2 models known as S-PIM and *** of this class of methods important for automations in computation will be discussed including:1)spatial and temporal stability and convergence;2)softening effects induced by various types of smoothing domains;3)upper bound properties leading to certified solutions real-time computational models;3)insensitivity to the quality of mesh allowing effective uses of triangular/tetrahedral meshes best suited for adaptive ***:Examples will be presented for simulating engineered material behavior at various extreme situations,fluid structural interaction problems(helicopter blades interacting with subsonic airflows),inverse identification of material properties and cracks in engineering aerospace structural systems,crystal plasticity for metallic polycrystalline used in jet engines,and integrity assessment of systems via inverse analysis with real-time computation.

关键词： Meshfree Methods:Strong,Weak and Weakened Weak formulations

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Radial Basis Collocation Method for the Dynamics of Rotating Flexible Tube Conveying Fluid

Radial Basis Collocation Method for the Dynamics of Rotating...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：王莉华仲政同济大学航空航天与力学学院

A Meshfree Radial Basis Collocation Method(RBCM)associated with explicit and implicit time integration scheme is formulated to study the coupling dynamics of a rotating flexible tube conveying fluid,which involves a partial differential equation(PDE)with variable *** studies are performed and they indicate that the proposed RBCM has a very small dispersion error compared with conventional FEM and Galerkin-based meshfree *** examples are conducted for the influence of initial flow rate of the fluid,discretization and shape parameter on the dispersion *** critical time step is obtained from a Von Neumann stability *** the eigenproblem,Hermite-type RBCM is proposed in order to construct square matrices and eigenvalue analysis gives the frequencies of the ***,the influence of angular velocity,flow rate of the fluid and the time variation on the fundamental frequencies is *** proposed for studying the dynamics of a rotating flexible tube conveying fluid,this solution scheme is applicable to other dynamical problems which have similar PDEs with variable coefficients.

关键词： Radial basis collocation method variable coefficients dispersion stability eigenvalue analysis

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On the stability of the element-free IMLS-Ritz method of free vibration and buckling analysis of FG-CNT reinforced composite plates resting on Pasternak foundations

On the stability of the element-free IMLS-Ritz method of fre...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者：雷祖祥 School of Sciences Nanjing University of Science and Technology

In this report,free vibration and buckling behavior of functionally graded carbon nanotube(FG-CNT)reinforced composite thick skew and quadrilateral plates are *** element-free IMLS-Ritz method is used to obtain the free vibration and buckling *** first-order shear deformation theory(FSDT)is employed for formulation of the energy functional to incorporate the effects of transverse shear deformation and rotary *** the IMLS approximation in the field variables and minimizing the energy functional via the Ritz procedure,a discretized eigenvalue equation of the problem is *** free vibration and buckling solutions can be obtained through solving this eigenvalue *** numerical stability of the IMLS-Ritz method is validated through convergence *** accuracy of the IMLS-Ritz results is examined by comparing with the known *** agreement is found from the comparison ***,parametric studies are conducted for various types of CNTs distributions,CNT ratios,aspect ratios,plate geometries and thickness-to-height ratios under different boundary conditions.

关键词： Meshless Stability Moving least squares approximation

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An interpolating element-free Galerkin scaled boundary method for steady heat conduction problems

An interpolating element-free Galerkin scaled boundary metho...

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无网格粒子类方法进展与应用研讨会

作者： Qinghua Li Shenshen Chen School of Civil Engineering and Architecture East China Jiaotong University

As a novel semi-analytical method,the scaled boundary method weakens the governing differential equations in the circumferential direction and seeks analytical solutions in the radial *** use of the improved interpolating moving least-squares(IIMLS)shape function in the circumferential direction of the scaled boundary method based on the Galerkin approach,an interpolating element-free Galerkin scaled boundary method(IEFG-SBM)is developed in this paper for analyzing steady heat conduction *** IIMLS method exhibits some advantages over the moving least-squares approximation and the interpolating moving least-squares method because its shape function possesses the delta function property and the involved weight function is *** the IEFG-SBM,only a nodal data structure on the boundary is required and the primary unknown quantities are real solutions of nodal *** accuracy and faster convergence are obtained due to the increased smoothness and continuity of the shape *** on the IEFG-SBM,the steady heat conduction problems with thermal singularity and unbounded domain can be ideally *** numerical examples are presented to validate the availability and accuracy of the present method for steady heat conduction analysis.

关键词： meshless method moving least squares approximation method scaled boundary method heat conduction problems

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