【摘 要】
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为了研究均匀化方法在一种多孔格栅结构中的应用,从格栅单胞尺度入手,建立了一种适用于有限元仿真分析的三维周期性边界条件.以ABAQUS作为分析平台,对周期性边界条件下的格栅单胞模型进行了平压仿真分析,并将仿真结果与文献实验结果对比,验证了该边界条件的可靠性.利用均匀化理论建立了格栅单胞力学平衡方程,得到了格栅均匀化模型.通过比较均匀化模型与精细模型平压仿真结果,验证了均匀化方法应用于格栅结构时的准确性.最后对比分析格栅精细模型和均匀化模型的平压仿真性能,研究结果表明,均匀化模型计算时间远小于精细模型,均匀化
【机 构】
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郑州大学机械与动力工程学院,郑州450001
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为了研究均匀化方法在一种多孔格栅结构中的应用,从格栅单胞尺度入手,建立了一种适用于有限元仿真分析的三维周期性边界条件.以ABAQUS作为分析平台,对周期性边界条件下的格栅单胞模型进行了平压仿真分析,并将仿真结果与文献实验结果对比,验证了该边界条件的可靠性.利用均匀化理论建立了格栅单胞力学平衡方程,得到了格栅均匀化模型.通过比较均匀化模型与精细模型平压仿真结果,验证了均匀化方法应用于格栅结构时的准确性.最后对比分析格栅精细模型和均匀化模型的平压仿真性能,研究结果表明,均匀化模型计算时间远小于精细模型,均匀化模型计算误差会随多孔格栅的层数增加而明显降低,且均匀化模型可代替精细模型用于吸能分析.
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提出多结点六面体单元的结点形函数构建方法,解决了数字化分析时两个多尺度有限元网格在接触界面由于单元结点不匹配而导致的结点属性不能连续传递问题.首先将全局坐标下的六面体单元及其表面上多结点通过等参逆变换转成局部坐标下的规则六面体单元及其表面上多结点;在规则单元中,以每个结点为基点,分别沿三个正交的局部坐标方向在单元内寻找三个邻近结点,以基点与邻近结点间的距离和其属性变化值之间的关系建立三个一次函数,以这三个函数的乘积形式来构建或修正六面体单元的多结点和原结点的形函数,形函数将结点场值的影响域限制在由基点和邻
相比传统的弹簧法等方法,基于球松弛算法的动网格松弛法在复杂边界大变形条件下可以得到质量更高的边界网格以及更大的极限变形量,但该方法在时间效率上还有提升的空间.引入二重网格,采用动网格松弛法进行稀疏网格的网格变形,将边界位移传递到整个网格计算域;再利用二重网格映射,将稀疏网格位移映射到原有计算网格的节点上.算例表明,改进后的动网格松弛法在极限变形量和变形后网格质量基本保持不变的情况下,能够有效地提高网格变形的计算效率.此外还研究了二重网格的粗细网格节点数之比(粗网格为稀疏网格,细网格为原计算网格)对网格变形
高雷诺数粘性流动模拟对边界层内的网格正交性有特殊要求.对于复杂外形,这类问题的网格自动化生成十分困难.面向该问题,提出一种双前沿推进思想,并形成一种面向复杂几何外形的边界层网格全自动生成算法.结合多种网格技术处理局部几何特征以保证边界层网格的质量.双前沿推进思想同时适用于多块结构网格和混合网格的边界层网格生成.多个模型网格实例验证了算法的有效性.
传统稀疏贝叶斯学习算法进行损伤识别时需要对每个单元进行刚度损伤系数的迭代更新,当结构单元众多时,存在计算效率低和对振型的完备性要求高等问题.本文提出了损伤识别两步法,首先利用应变模态差指标进行疑似损伤单元的判断;接着以单元刚度损伤系数为目标参数,建立结构损伤识别的多层次稀疏贝叶斯学习模型,利用稀疏贝叶斯学习算法进一步识别疑似损伤单元的损伤位置以及程度.以一个空间网架结构为对象,针对单位置损伤和多位置损伤情况验证了该方法的有效性.
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特定性能的类周期电磁金属阵列已成功应用于多种类型的电磁器件中,以实现其电磁辐射或散射性能的提升设计.类周期电磁金属阵列可描述为由多个相似形状的电磁金属单元按照特定的布局形式组合形成.布局形式由阵列的布局参数确定,通常包括每个单元的尺寸、转角以及位置参数.布局参数往往规模较大且相互独立,需要经过设计优化以满足阵列的性能要求.利用灵敏度信息可以加速设计优化,但基于差分法的灵敏度分析的计算量往往较大,特别是对于类周期电磁金属阵列的布局设计问题.提出一种基于坐标映射的类周期电磁金属阵列布局设计的灵敏度分析方法,其
非均质材料参数识别在工程学、医学以及生物力学等众多领域具有重要意义.目前求解材料参数识别这类反问题主要采用优化方法,通常需要已知结构的全场位移信息,使含有位移的目标函数最小化,从而获得材料参数分布.然而在实际工程中,结构内部的位移较难测量且测量精度低.因此,本文拟提出一类仅利用边界位移就能进行非均质材料参数分布反演的方法.与一般基于全场位移的反演算法相比,基于边界位移场的反演算法,可在全场位移较难测得时,仍能较好地重建非均质材料的力学参数.本文拟利用该方法对复合材料层合板模型进行材料参数反演,验证本文方法
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