弹性动力学问题的无网格径向基重构核粒子法研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:llww6
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
弹性动力学作为固体力学的重要分支,基于力学实验定律,使用数学方法分析弹性体在受力之后位移的改变,现已广泛应用于铁路工程、土木工程、桥梁和机械等行业中。分析弹性动力学问题,能够为结构设计提供科学依据,对实际工程技术具有重要理论意义。在数学上,研究弹性动力学问题能够转换为求解偏微分方程的边值和初边值问题。弹性动力学问题的研究主要有解析法和数值法。解析法只能求解几何形状相对简单的弹性动力学问题,对于形状结构复杂的弹性动力学问题求解难度较大。因此,研究弹性动力学问题主要采用数值模拟方法。无网格方法作为一种重要的数值模拟方法,基于节点的信息建立近似函数,有效避免了传统基于网格数值方法对单元和网格的依赖,在弹性动力学问题的研究中展现出独特优势。重构核粒子法是理论较为完备且应用较多的一种无网格方法。但是,重构核粒子法有一个显著的缺点,计算结果容易受不同核函数影响。针对这一缺点,本文将径向基函数引入到重构核粒子法中,构造出无网格径向基重构核粒子法。随后,将所提出的无网格径向基重构核粒子法应用于分析均质材料和功能梯度材料的弹性动力学问题,并基于MATLAB编制一套高效数值模拟程序。最后,将所得结果与解析解或有限元法给出的参考解进行比较,验证了无网格径向基重构核粒子法求解均质材料弹性动力学问题和功能梯度材料弹性动力学问题的正确性与可靠性。结合数值算例,详细讨论了核函数、罚因子、径向基函数形状参数、影响域半径控制参数、加载步长和节点分布对数值精度的影响,并确定了求解弹性动力学问题参数的最优取值。本文所建立方法在弹性动力学问题分析中表现出前后处理简便、计算结果误差小的特点。与无网格重构核粒子法相比,本文所建立方法降低了核函数不同的选用方案对计算结果精确度造成的负面影响,在计算弹性动力学问题时表现出更小的计算误差、更快的收敛性和更高稳定性。此外,所提方法只需节点信息,不受网格限制,在分析弹性动力学问题时不需要单元重构,为开展弹性动力学问题的研究工作提供了一种新手段。
其他文献
固体颗粒介质成形技术(Solid granules medium forming,SGMF)可以降低材料成形载荷提高成形极限,在成形壁厚减薄率要求较高的工件的领域有比较大的发展前景。针对具有较小局部特征和较高的成形要求的真空灭弧室重要零件—316L不锈钢主屏蔽罩,本文提出以固体颗粒介质成形技术来成形主屏蔽罩。为了研究管材成形的影响参数以及原因,本文基于理论建模、试验探究以及模拟验证对管材固体颗粒介
学位
在现代连铸生产中,小方坯作为一种常见的铸坯形状大量生产。脱方是小方坯连铸生产中一种常见的质量缺陷,主要原因是因为钢水冷却不均匀导致铸坯对角线长度不一致。脱方会产生废品,影响铸坯的质量并造成轧制的困难。本文基于高温蠕变理论,从两个方面对小方坯脱方进行仿真分析:在二冷区支撑辊不对中和结晶器铜管不对中。基于凝固传热理论,建立小方坯的二维非稳态凝固传热有限元模型,选择合理的铸坯材料参数,通过施加初始条件和
学位
学位
硬质合金因高硬度、高强度等优异性能被誉为“工业牙齿”,在水刀砂管等耐磨件领域发挥重要作用。但是,目前制备硬质合金所使用的粘结剂有硬度低、高温性能差、耐磨性低等缺点使硬质合金在耐磨零件方面应用受到限制。近年来,人们尝试使用高熵合金替代常规粘结剂,通过烧结工艺制备高熵硬质合金解决这一问题。但因为高熵合金与硬质相的润湿性较差,导致高熵硬质合金的综合性能与传统硬质合金相比还有一定差距。本文提出使用添加剂提
学位
轧机是板带生产的“母机”,其空间位置精度和装配精度直接影响带钢质量。然而,随着服役时间的累积,轧机主要部件磨损等原因导致空间精度下降,如轧机窗口对中度下降、牌坊两侧存在高低差等现象,严重影响轧机性能与轧制稳定性。为满足板带生产高速化、高精度化和高性能化要求,亟需开展有关轧机空间精度失调的原因、检测方法及其对轧制工艺和设备产生的影响等方面研究。辊系是轧机最核心的部件,为增加轧制稳定性,工作辊沿轧制线
学位
GCr15轴承钢作为最常用的轴承钢之一,具有良好的综合力学性能,并被广泛应用于精密机床主轴、内燃机和矿山机械等领域。因其工作环境特殊,会使零部件长期在交变载荷、高速和腐蚀等苛刻条件下工作,对零部件的寿命、可靠性和耐腐蚀性等是非常严重的考验,因此对GCr15轴承钢的性能提出了更高的要求。传统强化处理的GCr15已经无法满足当下严苛的工作性能要求,而超声表面强化技术,作为新兴的表面强化技术,具有传统表
学位
作为经典的六自由度并联机构,Stewart机构在运动模拟和航天航空等领域应用广泛。针对Stewart机构在工程应用中成本较高的问题,采用6-U(P/H)U机构代替Stewart机构,并将6-U(P/H)U机构应用于地震模拟场景。相较于传统的Stewart机构,6-U(P/H)U机构作为一种特殊的Stewart机构,电动缸的结构更为简单,分支的转动副关节数目更少,使得6-U(P/H)U机构的制造成本
学位
机构创新驱动机械装备的发展,认识机构从自由度开始。自由度发展过程中,形成了运动求交与约束求并两种重要的分析思路,统一两种思路的表示形式有利于提高自由度分析方法的实用性。纵观各种自由度分析方法,对过约束直接进行处理分析机构自由度具有一定难度,而避开过约束将使自由度分析大为简化。但是目前避开过约束的自由度分析方法更注重机构整体,对动平台自由度的求解还存在一定缺陷。因此基于运动求交与约束求并对机构自由度
学位
现如今,伴随着我国市场经济的蓬勃发展,企业在市场当中需要面对剧烈的市场竞争。企业只有不断地提升人才储备、培养适宜企业发展的优越人才,才能够保证在市场的核心地位,避免落后而被市场所淘汰。近些年来,通过不断地建立起人力资源管理员工激励机制,全面的增强我国市场竞争当中企业的核心竞争力,让企业能够拥有优越的人才储备,加强企业的核心凝聚力。因此,在新的时期里,我国企业必须着重关注员工激励机制的建立,让员工在
期刊
骨组织具有很强的自我再生能力,可以使受损部位完全恢复到其损伤前的组成、结构和功能。但是由于意外事故、骨肿瘤切除、炎症感染等问题,导致骨缺损部位达到一定范围后(>2 cm)便无法自行愈合。目前大面积骨缺损主要通过自体骨(金标准)或异体骨进行骨移植手术治疗,但同时也存在不可忽视的问题:二次手术、交叉感染、免疫排斥、治疗效果不佳等。随着多学科的发展与交叉,人工合成骨移植替代物(骨修复支架)成为了理想材料
学位