检索结果-内蒙古大学图书馆

长江科学院院报 2022年第9期39卷 144-151页

作者：苏海东韩陆超颉志强长江科学院材料与结构研究所武汉430010

薄梁板壳的数值计算涉及关于挠度的4阶微分方程,其困难在于构造C_(1)连续的近似函数;同时,由于薄曲梁和曲壳控制方程的复杂性,通常用直梁或平板单元近似地模拟曲梁或曲壳,容易产生几何误差进而带来力学分析上的误差。前期研究采用独立... 详细信息

薄梁板壳的数值计算涉及关于挠度的4阶微分方程,其困难在于构造C_(1)连续的近似函数;同时,由于薄曲梁和曲壳控制方程的复杂性,通常用直梁或平板单元近似地模拟曲梁或曲壳,容易产生几何误差进而带来力学分析上的误差。前期研究采用独立覆盖流形法实现了基于厚梁板壳假设的精确几何曲梁和曲壳分析,本文在此基础上讨论了这种新型流形法的分区级数解的C_(1)连续性,完成了基于Euler-Bernoulli梁理论和Kirchhoff-Love板壳理论的精确几何薄曲梁和曲壳分析,并解决了几何公式推导复杂的问题。详细给出了薄曲梁的计算公式,简述了薄曲壳的计算过程,将前期文献中的算例在薄梁板壳假设下重新计算,验证了方法的有效性,相比厚梁板壳假设可节省约30%的自由度。研究成果同时展示了应用独立覆盖流形法求解4阶微分方程的潜力。

关键词：梁板壳分析曲梁和曲壳精确几何级数解 C_(1)连续

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精确几何描述的拱坝静动力独立覆盖流形法研究

精确几何描述的拱坝静动力独立覆盖流形法研究

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作者：韦玉霞长江科学院

学位级别：硕士

建设水库大坝能在防洪、灌溉与供水、发电、航运等方面发挥巨大的社会经济效应,是国民经济的重要基础设施。在充分重视生态和环境影响的前提下,积极有序的进行水库大坝建设是切合国情的也是经济社会发展所需要的。拱坝是一种非常重要的... 详细信息

建设水库大坝能在防洪、灌溉与供水、发电、航运等方面发挥巨大的社会经济效应,是国民经济的重要基础设施。在充分重视生态和环境影响的前提下,积极有序的进行水库大坝建设是切合国情的也是经济社会发展所需要的。拱坝是一种非常重要的水坝类型。在进行拱坝结构分析和设计时,选择合适的计算方法非常重要。需要综合考虑拱坝的结构特点、计算精度要求以及计算复杂度等因素,以确保工程的安全和可靠性。虽然学者们对拱坝计算提出了很多不同的分析方法,但各种方法都还存在一些问题,都有其改进的空间。本文将采用一种新的数值方法——独立覆盖流形法进行精确几何的拱坝计算,尝试解决这些问题。本文以独立覆盖流形法为基本计算方法,探究了基于精确几何的拱坝分析。本文主要内容在以下几个方面:(1)根据一维静动力算例分析了独立覆盖流形法中网格密度、单元阶次和条带宽比例等参数对计算精度的影响。通过合理选择这些参数,可以获得满足精度要求的计算结果,为进一步应用该方法提供了指导和参考。(2)基于精确几何的拱坝分析:将拱坝中面的几何变化纳入到应变计算中,结合拱坝厚度的多项式级数表示,从而在拱坝分析中实现了精确几何模拟。本文改进了曲壳的几何计算方法,只需给出中面方程关于参数的一至二阶导数,就能让程序自动计算几何信息,而无需针对每种坝形都推导一套复杂的几何公式。(3)拱坝曲壳单元与地基实体单元的刚性连接:针对有限元法的梁板壳单元与实体单元不易连接的问题,本文应用独立覆盖流形法在梁板壳分析中采用的实体计算模式,提出了与实体单元刚性连接的简便方法,且实体单元和板壳单元可以各自划分网格,在连接处不要求网格匹配,有利于前处理工作,在网格划分达到一定密度的情况下能得到高精度的计算结果。以上方法成功应用于精确几何的拱坝曲壳单元与实体基础单元的连接。(4)精确几何描述的拱坝静动力分析:综合以上研究,基于独立覆盖流形法形成了对精确几何描述的拱坝进行静动力分析的一套新方法,其中在动力分析中采用时程分析方法,能够准确模拟拱坝在在运行工况及地震作用下的变形特性。

关键词：数值流形法独立覆盖拱坝精确几何静动力分析

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基于任意形状网格和精确几何边界的数值计算

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长江科学院院报 2020年第7期37卷 167-174页

作者：苏海东付志颉志强长江科学院材料与结构研究所武汉430010 长江科学院水利部水工程安全和病害防治工程技术研究中心武汉430010

有限元网格形状要尽可能规则,网格之间必须通过结点连接,这些要求给复杂形状求解域的数值计算带来很大的前处理工作负担,而且实际的曲线边界一般要离散成有限单元能够描述的形式,难以模拟CAD模型的精确几何。针对这些问题,基于独立覆盖... 详细信息

有限元网格形状要尽可能规则,网格之间必须通过结点连接,这些要求给复杂形状求解域的数值计算带来很大的前处理工作负担,而且实际的曲线边界一般要离散成有限单元能够描述的形式,难以模拟CAD模型的精确几何。针对这些问题,基于独立覆盖流形法提出任意形状且任意连接的覆盖网格,在CAE分析中模拟CAD模型的精确几何边界及其边界条件:将求解域划分为可包含曲线边的任意形状的块体网格,可以采用单纯形解析积分和数值积分2种方式进行块体积分;仅需在积分过程中考虑块体之间的窄条形(包括曲线条)的覆盖重叠区域,而不必在计算模型中生成这些条形;通过边界条实现本质边界条件的严格施加,包括曲线上的边界条件;给出2个数值算例验证了方法的有效性。任意形状的覆盖网格将为实现基于精确几何模型的数值计算及其完全自动化的前处理开辟新的路径。

关键词：任意形状网格精确几何本质边界条件数值流形方法独立覆盖

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基于精确几何-边界元法的二维声场问题分析

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信阳师范学院学报（自然科学版） 2019年第4期32卷 534-538页

作者：张伟王士革卢闯信阳师范学院建筑与土木工程学院

基于精确几何的思想,建立考虑边界几何形状,减小单元划分过程中产生几何误差的边界积分方程.积分过程中,积分项的奇异性问题通过采用Cauchy主值积分和Hadamard有限部分积分的方法来进行克服.同时,在边界元法求解声场问题过程中,出现的... 详细信息

基于精确几何的思想,建立考虑边界几何形状,减小单元划分过程中产生几何误差的边界积分方程.积分过程中,积分项的奇异性问题通过采用Cauchy主值积分和Hadamard有限部分积分的方法来进行克服.同时,在边界元法求解声场问题过程中,出现的由非真实频率而引起的结果偏差可以通过Burton-Miller方法来解决.数值算例表明,考虑真实边界的精确几何-边界元方法具有较好的精确度.

关键词：边界元法精确几何 Burton-Miller法 Cauchy主值积分

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采用独立覆盖流形法分析精确几何描述的曲壳

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长江科学院院报 2018年第4期35卷 158-166页

作者：苏海东周朝颉志强陈琴长江科学院材料与结构研究所武汉430010

在前期研究的直梁和曲梁分析新方法的基础上,提出了基于独立覆盖流形法的曲壳分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能准确模拟三维平板和曲壳的Reissner-Mindlin假设,从而避免了推导曲壳控制方程及... 详细信息

在前期研究的直梁和曲梁分析新方法的基础上,提出了基于独立覆盖流形法的曲壳分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能准确模拟三维平板和曲壳的Reissner-Mindlin假设,从而避免了推导曲壳控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲壳分析。给出了具体计算过程,包括刚度矩阵积分方式,以及相关的曲壳几何计算公式。通过球面壳和平板算例,验证了方法的收敛性。最后,结合前期的二维直梁和曲梁研究,以及本文的三维曲壳和平板研究,总结了基于独立覆盖流形法的梁板壳分析新方法的特点和优势,特别是彻底解决了自锁问题。

关键词：曲壳精确几何数值流形方法独立覆盖梁板壳分析

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基于精确几何的曲梁分析新方法

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长江科学院院报 2018年第4期35卷 151-157,166页

作者：苏海东周朝颉志强长江科学院材料与结构研究所武汉430010

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数... 详细信息

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲梁分析。采用常曲率的一段圆形曲梁和变曲率的一段椭圆形曲梁的算例,验证了方法的可行性。研究方法为曲梁和下一步的曲壳分析提供了全新的途径,也是除了等几何分析方法之外的实现几何保形性的新方式。

关键词：曲梁精确几何数值流形方法独立覆盖梁板壳分析

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基于精确几何的曲壳分析和拱坝计算

基于精确几何的曲壳分析和拱坝计算

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作者：周朝长江科学院

学位级别：硕士

曲壳在实际工程中应用广泛。曲壳的力学分析一般采用有限单元法。由于曲壳控制方程较为复杂,很少直接应用控制方程去推导数值计算公式,通常是将曲壳离散成若干个平板单元进行分析,容易引入几何误差。同时,板壳分析有限元也存在薄板单元... 详细信息

曲壳在实际工程中应用广泛。曲壳的力学分析一般采用有限单元法。由于曲壳控制方程较为复杂,很少直接应用控制方程去推导数值计算公式,通常是将曲壳离散成若干个平板单元进行分析,容易引入几何误差。同时,板壳分析有限元也存在薄板单元的1阶导数连续近似函数不易构造、厚壳单元的各种自锁等问题。本文采用基于独立覆盖的数值流形方法(简称独立覆盖流形法),充分利用了独立覆盖中的级数的灵活性,使之能反映壳体的变形特征和基本假设,同时将壳体中面的几何变化反映到应变计算中,实现了精确几何的曲壳分析,形成了曲壳分析的新方法。本文方法的特点是:(1)完全采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟壳体变形的基本假设,从而避免了推导曲壳控制方程以及数值分析公式的复杂过程。(2)通过在曲壳中面上建立的局部坐标系,并计算局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就可以实现曲壳的精确几何,避免了通常由平板单元构造曲壳所造成的几何误差。(3)与通常板壳有限元相比,仅要求近似函数自身的连续,避免了近似函数需要满足1阶导数连续的困难。(4)覆盖函数的设定自动避免了剪切自锁和薄膜自锁问题。采用中面为多项式描述的曲壳及变厚度方程,将上述方法应用于精确几何的拱坝计算。仅需采用几十个独立覆盖和3阶多项式,就可以获得与细密网格的有限元参考解很接近的位移和应力结果。同时在建模上也体现出方便性,只需输入拱坝体型参数,并在投影平面上进行规则的矩形网格划分,而有限元法则需要计算拱坝的空间位置来划分网格。因此,本文方法也为拱坝计算提供了新的手段。

关键词：数值流形法独立覆盖曲壳拱坝精确几何

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采用独立覆盖流形法分析精确几何描述的曲壳

采用独立覆盖流形法分析精确几何描述的曲壳

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第十一届南方计算力学学术会议（SCCM-11）

作者：苏海东周朝颉志强陈琴长江科学院材料与结构研究所

关键词：曲壳精确几何数值流形方法独立覆盖梁板壳分析

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基于精确几何的曲梁分析新方法

基于精确几何的曲梁分析新方法

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：苏海东周朝颉志强长江科学院材料与结构研究所

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应计算公式的复杂性。借助随中面参数方程... 详细信息

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的随动坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲梁分析。采用常曲率的一段圆形曲梁和变曲率的一段椭圆形曲梁的算例,验证了方法的可行性。本文方法为曲梁和下一步的曲壳分析提供了全新的途径,也是除了等几何分析方法之外的实现几何保形性的新方式。

关键词：曲梁精确几何数值流形方法独立覆盖梁板壳分析

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独立覆盖流形法的通用计算公式和通用程序设计——(二)通用程序设计

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长江科学院院报 2025年第4期42卷 202-210页

作者：苏海东杨震颉志强祁勇峰龚亚琦长江科学院材料与结构研究所武汉430010 水利部水工程安全与病害防治中心武汉430010

在独立覆盖流形法通用计算公式的基础上,给出了计算程序的整体流程。对一维至三维各种几何形体(包括分区、条带和边界面)的积分方式进行总结,基于点、线、面、体的单纯形几何元素开发积分程序,实现网格形状的通用性。提出将积分模块与... 详细信息

在独立覆盖流形法通用计算公式的基础上,给出了计算程序的整体流程。对一维至三维各种几何形体(包括分区、条带和边界面)的积分方式进行总结,基于点、线、面、体的单纯形几何元素开发积分程序,实现网格形状的通用性。提出将积分模块与被积函数模块分开考虑的编程思路,然后再将两者任意组合,使程序具备了扩展性,有望实现偏微分方程求解的通用性。通过级数公式和相应的各种坐标以及坐标转换矩阵、级数矩阵的确定,实现了级数的通用性。所有计算参数都可以通过用户子程序输入公式,实现输入参数的通用性。最终可用较少的程序代码,实现弹性力学运动微分方程、传导方程、波动方程的一维至三维稳态和瞬态分析(含一类至三类边界条件)。

关键词：偏微分方程级数解网格剖分精确几何独立覆盖数值流形方法

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