有限元计算的前后处理方法探讨

提出了实现有限元计算的部分前、后处理方法,包括单元形态优化,寻找包含同一节点的单元、边界单元和边界节点,节点重新自动编号,自动整理计算结果,绘制等值线图等。编制了计算机程序。经验证,本文提出的方法可以用于有限元分析计算。     

三维静磁场双标量位等参元计算及数据前后处理

本文以双标量位法计算三维恒定磁场为理论基础,引入等参元有限元法.在对两种位建立起来的场方程离散处理过程中,把对应于直角坐标系中的实际单元变换到局部坐标系中的标准单元处理,从而推导出适应场域边界较海复杂的20节点和8节点六面体有限元离散公式,据此编制了易于通用化的等参元计算程序.本文采用与六面体等参元有限元计算完全配套的自动数据前后处鲤技术,包括有限元网格自动生成;全域或局部(分材料区域)网格显示检查;能量,电磁力计算;全标量位域及等位线显示;场强显示.使上述方法便于在工程设计中应用.     

地下水有限单元法计算中第一类边界(Г_1)变水位值的确定方法—‘BT’法

‘BT’法是矿山地下水疏干和城市厂矿供水应用有限单元计算的一种方法。该法是:首先应用解析法来确定(Γ_1)边界上各节点随时间变化的水位值(BT值),然后用有限单元法来计算内节点及(Γ_2)边界上节点的水位值;从参数优选到内节点水位预报,都由计算机自动完成。     

基于自适应有限元和B样条曲线的结构优化算法

基于渐进结构优化算法(ESO)是结合单元误差估计和自适应有限元的结构形状优化算法.采用B样条曲线描述设计域的边界形状,B样条曲线由作为设计变量的主节点来控制,设计边界的最优形状通过根据节点的应力水平逐步移动和更新主节点的位置来实现.采用应力恢复和自适应FEM的方法解决FEM边界节点应力计算精度低的问题,提出一种边界主节点更新算法,将本算法的精度和效率与解析解进行了对比和讨论.     

膜结构大变形分析的向量式有限元4节点膜单元

基于向量式有限元基本原理,首先推导了4节点膜单元的基本公式,详细阐述了通过逆向运动获得单元节点纯变形位移的过程,以及进一步通过变形坐标系获得单元节点内力的求解方法;同时对4节点膜单元的位置模式和内力计算的数值积分等问题提出了合理可行的处理方法。在此基础上编制了4节点膜单元的计算分析程序,通过算例分析验证了理论公式和所编制程序的正确性和有效性,进而将本文方法应用于气枕充气和布料悬垂等膜结构大变形大转动问题的计算分析。     

一种高性能二维有限元网格剖分软件

在通用有限元软件中,网格自动剖分是一个必不可少的重要组成部分。作者基于改进的 Delaunay剖分算法,研制了一种高性能二维有限元三角形网格剖分软件 TRIANG2D。在研制过程中,作者改进了利用加权平分法设置内部节点的方法;提出了两种单元形状修正措施;利用插值法解决了任意曲线边界场域的剖分问题。TRIANG2D 适用于任意复杂的平面场域,具有通用性强、输入数据少、使用方便的特点和剖分网格疏密连续过渡、单元形状理想等优点。     

空间有限元单元网格自动生成

通过分析空间八节点、二十节点六面体单元节点信息及单元定义的生成原理,用C语言编制的网格自动生成程序FEMPRE3D．C可以根据输入的极少量数据自动生成繁琐的空间网格信息,供空间有限元问题计算之用．     

空间有限元单元网格自动生成

通过分析空间八节点、二十节点六面体单元节点信息及单元定义的生成原理,用Ｃ语言编制的网格自动生成程序ＦＥＭＰＲＥ３Ｄ。Ｃ可以根据输入的极少量数据自动生成繁琐的空间网格信息,供空间有限元问题计算之用。     

一种全四边形的网格自动生成方法-铺砌法

给出了一种基于铺砌法的全四边形有限元网格自动生成方法,并用面向对象的C＋＋语言编制了相应的程序。只要输入少量的边界特征点信息,程序即可自动生成高质量的区域四边形单元网格。这种方法对不区域适应能力强,具有良好的边界单元质量（接近正方形）。同时还提出了网格质量改进方法,使这能够满足较高的有限元精度分析的要求。该方法可应用于各种实用的有限元软件中。最后,给出了3个算例。     

二维四边形单元的自动生成研究

提出了任意二维区域的全四边形网格生成方法,该算法允许在区域边界上具有不同的单元尺寸,生成的网格具有较少的不规则节点和良好的全局形状质量,在边界上单元具有良好的形态,充分满足了有限元分析对边界上单元形状的要求。最后用算例进行了证明。     

压气机叶片的固有频率测试和有限元计算

主要叙述了压气机叶片的固有频率测试技术和先进的有限元计算方法。固有频率测试采用了频率跟踪和振幅自动控制技术，确保叶片始终处于共振状态，有限元计算中使用的是8节点40自由度超参数壳体单元，计算结果和试验结果获得了令人满意的一致。     

法兰开孔有限元计算前处理程序

本文为法兰开孔有限元计算提供了一个只需输入极少参数,就能自动生成节点坐标,单元信息的前处理程序。     

轮胎的有限元网格自动剖分

简述了用计算机自动生成轮胎有限元网格的方法的特点　,研究了编制程序时节点坐标　的求取、单元信息的获得和网格生成程序,使以Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ语言编制的程序为轮胎应力场　、温度场的有限元计算奠定了基础。     

跨尺度网格识别方法及在防渗墙分析中的应用

为了高效地生成二维比例边界有限元-有限元（SBFEM-FEM）跨尺度耦合网格，提出跨尺度网格识别方法.该方法结合CAD人为可控的特点，对图形线段进行识别、裁剪、整理，生成有效节点与线段；根据节点与线段的拓扑关系以及封闭域的构造，生成合理的多边形比例边界单元或有限单元；最后组装节点与单元信息，输出可以用于数值分析的二维SBFEM-FEM跨尺度耦合网格.为了验证生成SBFEM-FEM跨尺度耦合网格的有效性及计算精度，依托某堤坝工程，对比分析了防渗墙不同网格剖分方法获得的墙体应力变形分布规律及峰值.结果表明，采用常规大尺度有限元网格模拟获得的主应力误差可以超过48%，基于所提跨尺度精细数值网格获得的结果误差不能超过5%，且其网格单元量大幅度降低.跨尺度网格识别方法可以为堤坝工程防渗结构提供有力的支持.     

一种改进的生成有限元全四边形网格的铺砌法

对不规则区域适应能力强、边界拟合程度高的铺砌法进行了改进.单元不再是逐层生成,而是逐个生成,大大简化了相交情况的判断和处理;在网格生成前对初始边界小内角节点进行先处理,增强了边界适应性;同时提出一种节点位置计算方法.用VC开发了相应的网格生成器,最后用算例进行了验证.     

基于Bezier曲面四边形边界元法的特高压绝缘子串电场计算

在三维静电场的边界元计算中,为了快速、精确计算电位和电场强度分布,提出了用双2次Bezier曲面四边形拟合实际积分面的Bezier曲面四边形边界元方法。该方法利用二阶剖分单元的节点坐标信息来构造双2次Bezier曲面参数方程,再利用Bezier曲面参数方程和面积比值法构造对应于Bezier曲面4个顶点节点的形状函数;以Bezier曲面4个顶点节点为计算节点,大大减少了计算节点数;与一阶平面四边形边界元法相比,双2次Bezier曲面能够更好地拟合实际积分面,提高计算精度。并且可通过精细后处理技术将模型表面的函数值精细显示。算例结果表明,Bezier曲面四边形边界元法与传统边界元法相比,在网格剖分节点数相同时,计算精度得到了提高。在计算精度相同条件下,该方法中的节点数量降低,减少了计算机内存的使用。最后,将Bezier曲面四边形边界元法应用于交流特高压绝缘子串电场的计算。     

平面任意区域的FEM三角剖分

提出了一种基于扫描线法布内节点的任意多区域三角形网格自动生成新算法．在节点的生成过程中,依据交点的局部区域特征判断扫描线,生成了分布合理的节点．在单元的生成过程中,对Delaunay算法进行了改进,实现了鲁棒性的自动剖分算法,且该结果已用于EIT的二维有限元计算,得以验证．     

计算多介质电场节点场强的有限元-边界元法

为了解决节点有限元法在多介质电场计算中场域边界及介质分界面处场强计算精度不高的问题,提出了一种有限元-边界元混合算法。该算法首先应用节点有限元法计算多介质场域中的节点电位,然后将场域划分成多个单一介质的子域,子域边界处的电位通过有限元法计算的节点电位映射插值得到。接下来对各个子域分别采用边界元法计算边界处的法向场强,子域内部任意位置的场强则通过边界积分方程计算得到。数值计算结果表明该方法在场域边界以及分界面处节点场强的计算精度比传统的面积加权平均算法高,场域内部节点场强的计算误差也较低。所提方法不仅适合于静电场的计算问题,也适合于其它场强在介质分界面处不连续的矢量场计算问题。     

绘制静电场电力线的有限元方法

对于二维静电场问题,应用传统有限元方法可以计算节点电位和单元电位移分布。基于电位函数和电通量函数的共轭调和性质,本文提出一种由单元电位移分布数值求解节点电通量分布的有限元方法,进而绘制出等电通量线——电力线。这个方法不仅适用于平行平面场,也适用于轴对称场。实例计算表明:这个方法是二维静电场有限元分析软件包中一个有效的后处理方法。     

发、变电所(站)大地网接地问题边界单元法计算

应用边界单元法(间接解法)对按地问题的计算进行了较详尽的探讨。基于克服和改进现有计算方法所存在的不足,本文分别椎导了均匀土壤,垂直及水平方向分层均匀土壤中边界单元法近似解和计算格式。对任意分布的分区域均匀土壤中接地问题提出了一般处理方法。文中所附具有对称性处理和自动收敛功能的接地问题边界单元法计算程序的计算数据和实测、模拟数据的比较,其结果甚为理想。