基于有限元仿真的ECT感兴趣区域高分辨率图像重建

1

作者 张立峰 陈达 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1823-1831,共9页

感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分... 感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分布,提高图像分辨率,提出了一种基于有限元仿真ECT感兴趣区域高分辨率图像重建方法,根据保角变换理论优化电极分布。进行了仿真实验,将均匀电极和优化电极分布的灵敏度矩阵代入Tikhonov算法、Landweber算法和ART算法,重建结果表明上述方法可有效提高感兴趣区域的图像重建精度。 展开更多

关键词 电容层析成像 有限元仿真 感兴趣区域 灵敏度矩阵 保角变换 电极分布

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椭圆型方程的一种新型混合有限元格式 被引量：43

2

作者 史峰 于佳平 李开泰 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2011年第2期231-237,共7页

基于实际问题对通量较低的正则性要求,本文建立了椭圆型方程的一种新型混合变分形式.在鞍点问题框架下,通过验证LBB条件,证明了该混合形式解的存在唯一性.由于压力空间不再是传统的H(div),而是平方可积空间,因此混合元的选取变得简单容... 基于实际问题对通量较低的正则性要求,本文建立了椭圆型方程的一种新型混合变分形式.在鞍点问题框架下,通过验证LBB条件,证明了该混合形式解的存在唯一性.由于压力空间不再是传统的H(div),而是平方可积空间,因此混合元的选取变得简单容易.同时本文给出了相应的有限元逼近形式,并对于由分片常数速度元和分片线性压力元构成的协调有限元对P20P1,通过验证速度投影算子的有界性,证明了有限元解的存在唯一性,以及有限元逼近在某种意义下是最优的.最后给出了数值算例,验证了方法的有效性和理论分析的正确性.此方法还可以通过增加简单的稳定项使用最为常用的最低阶等阶有限元. 展开更多

关键词 椭圆型方程 混合变分形式 协调有限元对 LBB条件

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滚珠丝杠副非协调性接触特性研究 被引量：7

3

作者 王福吉 阳江源 +2 位作者 贾振元 王威 卢晓红 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第19期2293-2297,共5页

滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝... 滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝杠副轴向负载、设计参数和材料属性等方面分析了滚珠丝杠副的接触特性,最后运用有限元分析软件ANSYS对滚珠与丝杠滚道的接触进行仿真,仿真结果与理论结果非常相近,从而验证了理论分析的正确性。研究结果为高速、重载和精密滚珠丝杠副的设计与使用提供了理论指导。 展开更多

关键词 滚珠丝杠副 非协调性接触 轴向接触刚度 有限元仿真

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弹性力学弱形式广义基本方程的建立和应用 被引量：12

4

作者 唐立民 齐朝晖 +2 位作者 丁克伟 田中旭 何东升 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-8,共8页

建立了弹性力学中的弱形式广义基本方程,并以此为基础,检验和简单综述了第一作者以前的 有关离散算子、广义差分、拟协调元和弹性力学的哈密顿正则方程的工作. 广义方程包括经 典微分方程和边界条件在一起,如此不仅有限元法,而且差分法... 建立了弹性力学中的弱形式广义基本方程,并以此为基础,检验和简单综述了第一作者以前的 有关离散算子、广义差分、拟协调元和弹性力学的哈密顿正则方程的工作. 广义方程包括经 典微分方程和边界条件在一起,如此不仅有限元法,而且差分法都具有自然边界条件,若干不 同变分原理可以从弱形式方程导出,而且是它的特殊情况. 给出了它们的限制范围,并给出在 弱连续条件下的势能原理,而它是协调元和非协调元的共同基础. 从弱形式方程运用局部函 数可以导出离散算子方程,它包括有限元方程和差分方程同在一体. 拟协调元法是广义协调 方程的解,自然满足平衡对弱连续条件的要求. 叙述了弱形式的弹性力学哈密顿正则方程,边 界条件作为非齐次项,以便于采用数值、半解析和解析计算方法. 展开更多

关键词 弹性力学 有限元法 差分法 变分原理 哈密顿方程 广义基本方程

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马蹄形隧洞考虑支护滞后过程的应力分析 被引量：8

5

作者 吕爱钟 覃媛 陈虹宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期42-48,共7页

基于平面弹性复变函数中的保角变换方法,推导出带有衬砌的非圆形隧洞在原始地应力作用下的应力解析解。根据衬砌内边界的应力边界条件及围岩衬砌接触面上的应力和位移连续条件,获得求解围岩和衬砌解析函数的基本方程,计算了围岩和衬砌... 基于平面弹性复变函数中的保角变换方法,推导出带有衬砌的非圆形隧洞在原始地应力作用下的应力解析解。根据衬砌内边界的应力边界条件及围岩衬砌接触面上的应力和位移连续条件,获得求解围岩和衬砌解析函数的基本方程,计算了围岩和衬砌中的应力和位移。在求解过程中,考虑了支护滞后于开挖的力学过程,并认为围岩和衬砌之间紧密接触,不会相互分开和相对滑动。以马蹄形隧洞为例,获得了围岩开挖边界和衬砌内外边界的切向应力及围岩与衬砌接触面上的接触应力分布规律,并与ANSYS数值方法结果对比,算例表明两种方法的计算结果吻合很好。 展开更多

关键词 非圆形隧洞 支护滞后 保角变换方法 有限元数值方法 应力分析

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斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析 被引量：15

6

作者 张元海 李乔 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期64-68,共5页

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合,得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应.通过对模型试验值与有限元计算值的比较,证实了这一分析方法的有效性.以某斜交箱梁为例,分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜... 将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合,得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应.通过对模型试验值与有限元计算值的比较,证实了这一分析方法的有效性.以某斜交箱梁为例,分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律,并与相应正交箱梁进行了比较.结果表明,斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应. 展开更多

关键词 斜交箱梁 剪滞效应 有限元分析 广义协调元

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构造几何不敏感四边形膜元的广义协调方法 被引量：7

7

作者 龙驭球 须寅 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第6期692-700,共9页

许多有限元模型在规则网格下具有很高的精度，但当网格畸变程度增大时，其计算精度也随之迅速下降．如何构造出对网格畸变不敏感的单元，长期以来是人们十分关注的课题．本文应用作者早期提出的广义协调方法，构造出具有平面内旋转自由... 许多有限元模型在规则网格下具有很高的精度，但当网格畸变程度增大时，其计算精度也随之迅速下降．如何构造出对网格畸变不敏感的单元，长期以来是人们十分关注的课题．本文应用作者早期提出的广义协调方法，构造出具有平面内旋转自由度的任意四边形膜元．该单元不仅列式简洁，而且具有对网格畸变极不敏感的优异性能。 展开更多

关键词 广义协调元 四边形膜元 几何不敏感 有限元

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用拟协调元直接构造平面任意四边形单元——进入有限元的禁区 被引量：4

8

作者 夏阳 胡平 唐立民 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期839-850,共12页

利用拟协调元方法,在直角坐标系下直接构造了一族平面任意四边形单元,对其收敛性进行了分析,并与平面等参元进行了对比研究.结果证明平面任意四边形单元可采用多项式基函数直接列式,并可以保障单元的收敛性;拟协调元列式可以使平面问题... 利用拟协调元方法,在直角坐标系下直接构造了一族平面任意四边形单元,对其收敛性进行了分析,并与平面等参元进行了对比研究.结果证明平面任意四边形单元可采用多项式基函数直接列式,并可以保障单元的收敛性;拟协调元列式可以使平面问题的有限元方法得到统一.与平面等参元相比,单元列式简单,性能稳定,具有显式的刚度阵,计算量小,这说明对于有限元平面问题拟协调元是一个更正确、有效的做法. 展开更多

关键词 拟协调元 有限元 平面单元 弱导数 泰勒展开校核

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解析拟协调平面四边形单元 被引量：3

9

作者 刘铁林 朱国 吕和祥 《计算力学学报》 CAS CSCD 1998年第3期324-328,共5页

基于弹性平面问题的多项式解析解，构造出一种新的拟协调平面四边形单元──ＡＱＣＥ单元。算例表明该单元具有计算量小、精度高、便于应用的优点。

关键词 解析解 有限元 拟协调有限元 四边形单元

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精化直接刚度法的不协调位移模式与收敛性分析 被引量：6

10

作者 高岩 陈万吉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第S1期135-142,共8页

基于精化直接刚度法的不协调位移模式及有限元收敛理论中的ＩＰＴ条件，建立了Ｃ￣０类可分离位移型精化元的收敛性充分条件——强ＩＰＴ条件。进一步推出一族平面及空间Ｃ￣０类精化元并验证了其收敛性。

关键词 有限元 不协调元 精化直接刚度法 收敛性

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带旋转自由度的精化非协调平面四边形等参元 被引量：29

11

作者 陈万吉 李勇东 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1993年第1期22-29,共8页

对于C^1类不协调元文[1]提出了一种精比直接刚度法。本文进一步将其应用到C^0类问题,建立一种带旋转自由度的不协调平面四边形单元,其协调部分是用人Allman插值法建立的单元函数,不协调部分用了四个内部自由度。该单元能保证通过分片试... 对于C^1类不协调元文[1]提出了一种精比直接刚度法。本文进一步将其应用到C^0类问题,建立一种带旋转自由度的不协调平面四边形单元,其协调部分是用人Allman插值法建立的单元函数,不协调部分用了四个内部自由度。该单元能保证通过分片试验,保持了单变量有限元列式简单、性能可靠(无多余零能模式及坐标不变性)等长处,同时,还具备多变量有限元(杂交/拟协调元)高精度的优点。算例表明,本文提出的单元收敛、可靠、高精度且高效率。 展开更多

关键词 旋转自由度 不协调元 精化直接刚度

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薄板稳定性分析中的一个精化不协调元 被引量：4

12

作者 葛增杰 张京街 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期616-620,共5页

基于直接刚度法建立的十二参数任意四边形薄板精化不协调单元，采用三次和线性插值函数的某种组合构造了其单元几何刚度阵，并着重对几何刚度阵进行精化，给出了精化几何刚度阵显式． 数值结果表明，其收敛速度快、精度高、易于实施．

关键词 薄板 稳定性 有限元 精化不协调元

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拟协调等腰梯形薄板弯曲元和薄壳元 被引量：2

13

作者 邓可顺 陈建云 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第1期17-24,共8页

用拟协调方法推导了正交各向异性等腰梯形薄板弯曲元和薄平面壳元的显式刚度阵，计算结果表明，这种单元由于不需要进行数值积分，收敛快、精度好，具有良好的适用性和可靠性．该单元已装配到ＤＤＪＴＪＱ程序系统中．

关键词 有限元法 梯形单元 薄板 弯曲元 薄壳元

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拟协调元研究综述 被引量：6

14

作者 胡平 夏阳 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期755-770,共16页

拟协调元是有限元中十分重要的、具有特色的一种列式体系.拟协调元列式简单、灵活,统一了协调元、非协调元等列式方法.在列式中,拟协调元将几何方程和平衡方程同时弱化,并强调基函数在有限元空间中的重要作用;借助对位移和应变离散精度... 拟协调元是有限元中十分重要的、具有特色的一种列式体系.拟协调元列式简单、灵活,统一了协调元、非协调元等列式方法.在列式中,拟协调元将几何方程和平衡方程同时弱化,并强调基函数在有限元空间中的重要作用;借助对位移和应变离散精度的控制,拟协调元保障了单元的收敛性,并可以利用泰勒展开校核进行简便直接的收敛性分析.研究者们利用拟协调元已经构造了大量的优秀的单元,并广泛地应用到结构问题、流体流动问题、非线性分析、稳定性和破坏分析等方面.这些工作集中体现了拟协调元的理论价值和工程应用价值.对拟协调列式方法、列式理论和已发表文献中的主要拟协调单元进行了总结.最后对拟协调的研究工作进行了展望. 展开更多

关键词 拟协调 有限元 综述 数值方法 弱导数 几何方程

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广义协调平板型矩形壳元 被引量：8

15

作者 龙驭球 须寅 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1994年第2期154-160,共7页

本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值... 本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验，表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠、计算精度高的优质单元。 展开更多

关键词 广义协调 矩形单元 结构力学 壳体

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Stokes型积分微分方程的质量集中各向异性非协调有限元分析 被引量：7

16

作者 石东洋 王慧敏 《应用数学》 CSCD 北大核心 2009年第1期33-41,共9页

本文将Crouzeix-Raviart型非协调三角形元应用到发展型Stokes积分微分方程,给出了其质量集中非协调有限元逼近格式.在各向异性网格下,导出了速度的L2模和能量模及压力的L2模的误差估计.

关键词 Stokes积分微分方程 质量集中 各向异性 非协调元 误差估计

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九参数拟协调离散Kirchhoff薄板单元 被引量：4

17

作者 唐立民 刘迎曦 刘燕景 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第3期263-268,296,共7页

用多变量拟协调法推导出九参数拟协调离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ薄板单元（ＱＤＫＴ－９）， 并证明了ＱＤＫＴ－９单元与 ＤＫＴ－９单元（九参数离散 Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ 薄板单元）的一 致性。基于拟协调元方法的理论和公式，人们将易... 用多变量拟协调法推导出九参数拟协调离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ薄板单元（ＱＤＫＴ－９）， 并证明了ＱＤＫＴ－９单元与 ＤＫＴ－９单元（九参数离散 Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ 薄板单元）的一 致性。基于拟协调元方法的理论和公式，人们将易于理解和认识这一类单元，ＤＫＴ 单元仅是一种放松了直法线假设的拟协调薄板元。不难看出：拟协调元方法是一种非 常基本的有限元方法。 展开更多

关键词 有限元法 拟协调元 薄板单元 离散

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非线性多类变量有限元的进展 被引量：2

18

作者 蒋和洋 唐立民 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1991年第4期482-490,共9页

本文介绍了非线性多类变量有限元,即非线性的杂交元和拟协调元近几年来的发展及其变分基础.

关键词 非线性 有限元 杂交元 拟协调元

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板壳非线性屈曲的拟协调元分析 被引量：1

19

作者 吴连元 纪多辙 陈文良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第4期51-58,共8页

本文给出了板壳结构非线性有限元的一般列式,构造了拟协调模式的三角形双曲扁壳单元.采用载荷—位移自动交替控制的修正 Newton—Raphson 迭代法求解含参数非线性代数方程组.算例表明,本文的板壳结构非线性分析具有较高的精度.

关键词 板壳结构 拟协调单元 非线性 屈曲

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利用Ferguson曲面构造广义协调板单元 被引量：1

20

作者 张延庆 龙驭球 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期239-244,共6页

根据广义协调原理，首先利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面构造出薄板弯曲单元，将中厚度板视为双向深梁，由Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ理论拟合单元边界，利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面的张量积性质，将薄板单元推广到中厚度板。数值结果表明此单元精度... 根据广义协调原理，首先利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面构造出薄板弯曲单元，将中厚度板视为双向深梁，由Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ理论拟合单元边界，利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面的张量积性质，将薄板单元推广到中厚度板。数值结果表明此单元精度高，适应性强，且不出现剪切闭锁现象。 展开更多

关键词 Ferguson曲面 广义协调 有限元 薄板 结构力学

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