与土体共同作用薄壁结构受力分析的广义位移法

提出了基于三维薄壳单元模拟水工薄壁结构的的广义位移，推导了相应的计算公式，为合理模拟薄壁结构与土相互作用提供了一种行之有效的方法。通过一算例说明了水工薄壁结构有限元分析中采用广义位移法的必要性、合理性和正确性。     

适宜PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法

针对水工结构有限元分析中刚度矩阵存储量大且易变动的特点,在分析目前常用的预处理共轭梯度法（PCG）算法特性基础上,提出适宜于PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法.该新方法中,以＂节点＂为中心的刚度矩阵形成方法取代以＂单元＂为中心的刚度矩阵形成组集方法.针对预处理共轭梯度法中零元素不参与计算,提出只需存储非零元素及其在总体刚度矩阵的相应位置的记位存储策略.与传统方法相比,新方法在形成、组集时间和存储规模上均能更好地满足PCG算法的需求.     

三维复杂域四面体有限单元网格行波法生成

作为水工及岩土工程结构三维自适应有限元分析理论和软件研究的重要组成部分,在行波法的基础上,提出了一种适用于水工及岩土工程结构三维复杂区域的四面体有限单元网格的生成方法．采用了一种插值曲面,很好地考虑了地形面边界;对于多连通域,也通过合适的数据结构给以解决．文中给出了三个算例．     

水工非杆件结构非线性有限元工程设计方法的研究

提出了非线性有限元计算基本公式法和直接法，阐述了这两种方法的建立依据和相应的可靠性分析．结论指出，非杆系水工大体积混凝土结构采用具有可靠性分析基础的非线性有限元方法进行工程设计是可行的     

三维复杂域四面体有限单元网格行波法生成

作为水工及岩土工程结构三维自适应有限元分析理论和软件研究的重要组成部分,在行波法的基础上,提出了一种适用于水工及岩土工程结构三维复杂区域的四面体有限单元网格的生成方法。采用了一种插值曲面,很好地考虑了地形面边界;对于多连通域,也通过合适的数据结构给以解决。文中给出了三个算例。     

正交异性钢桥面板结构热点应力有限元分析

以正交异性钢桥面板焊接节点为研究对象,对焊接节点焊趾处不同的结构热点应力确定方法进行比较分析.利用有限元软件ANSYS分别建立焊接节点的实体单元和壳单元有限元模型,在焊趾附近区域共划分7种网格尺寸,分别采用直接提取法、表面外推法和结构应力法计算正交异性钢桥面板焊接节点焊趾处的结构热点应力,比较分析不同方法计算结果的精度及对网格尺寸和单元类型的敏感性.研究结果表明,对于不同网格尺寸和单元类型的有限元模型,直接提取法和表面外推法获得的结构热点应力离散性较大,结构应力法计算的结构热点应力具有较好的一致性.     

转炉炉壳热弹塑性有限元分析

利用ANSYS有限元分析程序,考虑炉衬和炉壳材料力学性能依赖于温度变化,对复合结构的转炉炉壳进行热弹塑性有限元分析.按照实际结构,炉衬和炉壳之间采用接触单元模拟.计算方法拓宽了转炉炉壳的强度分析内容.     

基于自然单元法的动力学问题分析

针对有限元法模拟动力学问题受单元尺寸限制的问题,本文采用自然单元法来消除单元尺寸的限制.在二维自然单元法的理论基础上,把自然单元法的理论推广到三维空间,采用Voronoi结构的边元素构造三维自然单元的插值函数,并利用该函数推导动力学问题的离散格式,对于离散格式中时间域求解采用本中心差分和Newmark常平均加速度法相结合的第一种积分格式进行,空间域采用高斯积分.采用大型数值软件ANSYS模拟悬臂梁动力响应的计算结果作为基准,通过分片试验和悬臂梁等算例分别验证本文推导插值函数和动力学问题的离散格式的正确性.通过对比可以发现大变形条件下,有限元方法将出现网格畸变使计算无法进行,而本文方法则不会出现网格畸变,计算仍然可以进行.     

高性能计算在水工结构工程数值仿真中的应用进展

从当前水工数值仿真中面临的问题入手,总结了水工数值仿真中有限元并行计算的3个策略:方程组并行求解、区域分解、EBE方法;比较了实现并行计算采用PC网络机群、高性能计算集群、GPU通用计算的优缺点,指出了GPU集群将成为水工数值计算的新的硬件基础.并着重阐述了高性能计算在高拱坝地震损伤计算、拱坝-地基系统的有限元计算、闸门结构分析和随机有限元等水工数值仿真问题中的应用.最后探讨了云计算在水工数值仿真中的应用,并指出云计算将成为水工数值仿真,尤其是水工实时监测与反馈分析新的发展方向.     

退化单元位移场插值计算方法研究

针对有限元结构分析中常遇到的单元退化问题,提出移结点法和形函数法两种用于解决含退化单元模型进行位移场插值的方法.研究表明,移节点法通过增加一定数量的结点将退化单元转化为常规单元,可以获得精度较高的位移场.形函数法由于运用体积坐标的形式使得编程简单易行,形状复杂的退化单元由于单元分解会造成一定的精度损失,可以满足工程精度要求,为含有退化单元的混合单元模型进行位移场插值计算问题提供了有效的解决方法和思路.     

Numerical modeling of concrete hydraulic fracturing with extended finite element method

The extended finite element method (XFEM) is a new numerical method for modeling discontinuity. Research about numerical modeling for concrete hydraulic fracturing by XFEM is explored. By building the virtual work principle of the fracture problem considering water pressure on the crack surface, the governing equations of XFEM for hydraulic fracture modeling are derived. Implementation of the XFEM for hydraulic fracturing is presented. Finally, the method is verified by two examples and the advan- tages of ...     

土体循环塑性模型的动力有限元分析

在简要介绍基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型与土体动力有限元分析原理与计算方法的基础上，将循环塑性模型的本构方程结合进土体的动力平衡方程中，用无条件稳定的隐式积分(Newmark)法求解动力方程，建立了基于循环塑性模型的土体有限元动力分析方法；编制了相应的弹塑性动力有限元程序，程序用FORTRAN语言编写，采用模块结构，可求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的动力反应问题；最后利用所编程序对水平自由场地的饱和沙层在基岩加速度作用下的动力响应问题进行计算分析。通过对孔隙水压力发展时程、加速度响应时程与剪应力响应时程等计算结果的分析比较，初步验证了模型与程序用于实际计算的可行性和可靠性。     

SLP在液压件厂平面布置中的应用

介绍如何利用SLP对某液压件厂进行总体的平面布置设计;通过对该液压件厂基本要素分析和作业 单位之间的物流分析,运用经典的系统布置(SLP)理论求得设施间的相互关系;根据物流关系确定目标参数值,采用 遗传算法求解具体的平面布置优化方案;最后对优化的平面布置方案用成本比较法进行评估,证明了用SLP进行平 面布置的可行性和优化性。     

液压系统集成块的CAD优化方法研究

提出了一种液压系统集成块的CAD优化设计方法，即将液压元件的几何参数输入专门编制的通用绘图接口程序，形成AUTOCAD绘图文件，从而利用设计的程序和AUTOCAD软件，自动生成集成块零件的工作图。不仅可以避免错误，而且大大提高了设计效率，缩短了设计周期。     

转子在工作状态下的应力分析

对水力测功器转子的承载过程进行了仿真研究。用有限元方法分析了转子在过盈配合、温度影响以及惯性力和液体压力同时作用时产生的应力。通过分析计算 ,找到了引起转子破坏的原因以及转子承载过程中最佳过盈量     

水压裂纹扩展有限元法分析及计算

通过分析油气开采水力压裂技术的具体特点以及有限元数值模拟方法 ,计算出裂纹延伸情况 ,从而度量出油气井的有效开采范围 ,进而对精确开采进行可行性分析 .经华北油田某采区钻井的实地检验 ,以该方法得出的裂纹扩展预测值比实际值平均高出 8.7% ,说明此方法对预测油气井开采中的水压裂纹扩展延伸情况是一种较为有效的方法     

水工结构弹粘塑性动力分析的三维p型有限元法

以Wilson_θ法的增量形式为基础 ,充分利用p型有限元前处理少、计算精度高和收敛速度快的优点 ,建立了水工结构弹粘塑性动力分析的三维p型有限元模型 ,给出了求解结构动力响应的自适应升阶策略 ,通过具体算例 ,验证了三维p型有限元法在求解水工结构弹粘塑性动力问题时的可行性和优越性     

无钻杆钻孔机液压支护装置研究

为保证液压支护装置能够有效地撑压在孔壁上,提出了液压支护装置的结构及支护液压缸布置参数.采用几何分析、受力状态分析方法研究了无钻杆钻具支护液压缸布置参数对支撑有效性和土体稳定性的影响.结构的机械强度和液压支护装置作用下孔壁土剪切破坏计算分析表明,按照所给出的支护液压缸布置参数布置支护液压缸即可保证支护装置有效地支撑在孔壁上,同时孔壁土体也不会发生剪切破坏.     

径向负荷作用下弹性滚子应力分布的有限元分析法

使用有限元的方法,借助SAP5程序对径向负荷作用下的弹性滚子的应力分布问题进行了较为详细的分析研究,编制了结点,单元生成程序,为与弹性滚子结构相似的有关构件的应力分布的有限元分析,提供了实用的方法。     

基于液固耦合有限元分析的驾驶室液压悬置结构参数

通过材料试验确定了所研究驾驶室液压悬置橡胶材料的本构模型。分别建立了液压悬置的固体模型和液体模型,将其导入有限元分析软件中建立了液固耦合模型。利用准静态分析方法计算了液压悬置的静刚度,并与试验数据进行了比较。在动刚度分析中,液体流动参数采用K-Epsilon RNG紊流模型,计算了液压悬置的动刚度和相位角,并与试验数据比较。经过试验验证,表明所建立的驾驶室悬置液固耦合有限元模型是正确的。利用所建立的有限元模型分析了悬置主要结构参数对其动特性的影响。