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应用自适应节点生成物理信息网络计算地震波旅行时
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作者 唐杰 王海成 +3 位作者 范忠豪 潘登 任立民 张敬东 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第4期840-851,共12页
求解程函方程能够获得震源定位、层析成像等地球物理反演所需的地震波旅行时,常用算法包括快速推进法(FMM)和快速扫描法(FSM)等。物理信息神经网络(PINN)是一种新颖的无网格方法,可将偏微分方程中的微分形式约束条件融入到神经网络的损... 求解程函方程能够获得震源定位、层析成像等地球物理反演所需的地震波旅行时,常用算法包括快速推进法(FMM)和快速扫描法(FSM)等。物理信息神经网络(PINN)是一种新颖的无网格方法,可将偏微分方程中的微分形式约束条件融入到神经网络的损失函数中,从而获得带物理信息约束的神经网络。文中聚焦训练过程中的节点优化配置,采用基于残差分布的自适应采样方法改善PINN的训练效果,提出了基于自适应节点生成的物理信息网络旅行时计算方法。Marmousi模型和起伏地表模型的测试结果均表明,该方法相较于固定节点生成方法具有更稳定的训练过程并且旅行时计算结果能保持较高的精度。 展开更多
关键词 旅行时计算 程函方程 物理信息神经网络(PINN) 残差 自适应节点生成 无网格方法
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广义弱形式自由单元法
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作者 高效伟 刘华雩 +4 位作者 崔苗 杨恺 吕军 彭海峰 阮波 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2741-2751,共11页
自由单元法(FrEM)是一种单元配点法,吸收了有限元法等参单元的插值稳定性与无网格法使用灵活的优点,具有稳定性好和灵活性高的性能.FrEM在每个配置点只需要一个通过自由选择周围节点而形成的独立的等参单元,不需要考虑单元之间节点的相... 自由单元法(FrEM)是一种单元配点法,吸收了有限元法等参单元的插值稳定性与无网格法使用灵活的优点,具有稳定性好和灵活性高的性能.FrEM在每个配置点只需要一个通过自由选择周围节点而形成的独立的等参单元,不需要考虑单元之间节点的相互连接关系,这种自由性使得人们可以按照学科性质形成所需要的单元,因而FrEM既适用于固体力学,也适用于流体力学问题的求解.然而,FrEM所用单元需要至少有一个内部节点(用于方程的配点),以致有限元法中单元节点相连的网格不能在FrEM中直接使用.文章基于对应于配置点的等参单元形函数在与其不相连的边界上为0的特性和配置点等效节点力平衡关系,提出了一种广义弱形式自由单元法(GFrEM).该方法是一种使用单元逐点建立配置方程的单元配点法,具有如下特点:(1)突破了现有自由单元法中单元需要内部节点的限制,因而可以使用线性单元和高阶单元;(2)突破了现有自由单元法中一个配置点使用一个单元的限制,可以使用与配置点相连的任意多个单元;(3)可以使用任意形式的规则单元和多边形/多面体单元;(4)如果使用单元节点相连的传统有限元法网格,则GFrEM自然演变为传统的有限元法.论文将给出几个固体力学方面的应用算例,展示所提方法的有效性. 展开更多
关键词 广义自由单元法 弱形式 配点法 无网格法 有限元法
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有限覆盖无单元法在岩土类弱拉型材料摩擦接触问题中的应用 被引量:12
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作者 栾茂田 田荣 +1 位作者 杨庆 张大林 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期137-141,共5页
介绍了平面弹性摩擦接触问题的参变量最小势能原理 ,进而在Simo等研究基础上推导建立了适合于岩土类等弱性受拉材料的扩展Lagrange乘子法的迭代格式 ,在无单元方法的理论框架下讨论了扩展Lagrange乘子法的具体数值实施过程 ,并进行了算... 介绍了平面弹性摩擦接触问题的参变量最小势能原理 ,进而在Simo等研究基础上推导建立了适合于岩土类等弱性受拉材料的扩展Lagrange乘子法的迭代格式 ,在无单元方法的理论框架下讨论了扩展Lagrange乘子法的具体数值实施过程 ,并进行了算例分析与比较研究 。 展开更多
关键词 裂纹 节理 非连续性 流形 有限覆盖-无单元法
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基于FEM-SPH耦合方法的AISI4340钢超精密切削过程仿真 被引量:6
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作者 郭晓光 魏延军 +2 位作者 张小冀 金洙吉 郭东明 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期526-531,共6页
数值模拟是研究金属切削的重要手段,但有限元方法(FEM)由于依赖网格而存在一定的局限性,不适宜处理大变形问题.光滑粒子动力学(SPH)是一种无网格法,可以避免网格畸变,解决切削过程中材料大变形问题.结合两种方法的各自优点,建立了AISI4... 数值模拟是研究金属切削的重要手段,但有限元方法(FEM)由于依赖网格而存在一定的局限性,不适宜处理大变形问题.光滑粒子动力学(SPH)是一种无网格法,可以避免网格畸变,解决切削过程中材料大变形问题.结合两种方法的各自优点,建立了AISI4340钢金刚石超精密切削过程的FEM-SPH耦合模型,研究切削过程中材料的去除机理.仿真结果表明:随着切削过程的进行工件内部应力逐渐增大,当达到屈服极限时,工件材料沿前刀面塑性流动,形成切屑,刀尖钝圆的推挤起了决定性的作用;成形表面下存在较为严重的残余应力;切削热主要来源于切削过程中塑性功的转换且大部分被切屑带走;增大刀尖钝圆半径将会使切削力尤其是切削抗力显著增大. 展开更多
关键词 超精密切削 无网格法 FEM—SPH耦合 仿真
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光滑粒子流体动力学二阶算法精度研究 被引量:15
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作者 郑兴 段文洋 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期821-827,共7页
光滑粒子流体动力学(SPH)由于无需网格生成和拉格朗日特性,对求解带有自由表面和大变形的力学问题有优势。但是该方法存在计算精度不高,计算效率较低等缺点。为此重点对SPH方法的精度提高进行研究。介绍了传统算法的基本公式,根据误差... 光滑粒子流体动力学(SPH)由于无需网格生成和拉格朗日特性,对求解带有自由表面和大变形的力学问题有优势。但是该方法存在计算精度不高,计算效率较低等缺点。为此重点对SPH方法的精度提高进行研究。介绍了传统算法的基本公式,根据误差分析指出该算法精度不高的原因,提出了SPH二阶精度算法。通过精度验证分析,证明了该方法的精度的确能够达到二阶。通过二维计算实例,给出传统方法和二阶方法在粒子均匀分布和非均匀分布时函数值以及函数的一、二阶导数的误差分布,证明二阶算法能够克服传统算法的一些缺点,且计算精度有较大提高。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 二阶算法 精度分析 无网格方法
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配点型广义节点无网格法的基本原理及其应用 被引量:3
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作者 栾茂田 叶祥记 +1 位作者 黎勇 杨庆 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期59-64,共6页
借鉴流形方法思想,引入广义节点的概念,对传统的无网格法进行了改进,建立了可具有任意高阶多项式插值函数的广义节点无网格方法。同时采用径向插值函数构造具有插值特性的逼近函数;采用配点法建立系统的离散方程。在阐述了这种方法基本... 借鉴流形方法思想,引入广义节点的概念,对传统的无网格法进行了改进,建立了可具有任意高阶多项式插值函数的广义节点无网格方法。同时采用径向插值函数构造具有插值特性的逼近函数;采用配点法建立系统的离散方程。在阐述了这种方法基本原理的同时,针对线弹性力学问题给出了这种方法的数值计算列式。与传统无网格方法相比,这种方法更具有一般性;同时由于采用了配点法而不需要背景积分网格,所以可以认为这种方法是某种真正意义上的无网格法。当选取0阶广义节点位移插值函数时便可得到传统的无网格法;在不增加支持域内节点数目的条件下,通过选取高阶广义节点位移插值函数可以提高计算精度。最后通过算例分析,对0阶、1阶及2阶广义节点无网格法与现有的有关解答进行了对比,论证了其合理性。 展开更多
关键词 无网格法 径向插值函数 广义节点无网格法
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弹塑性扭转问题具多项式基的径向点插值无网格法 被引量:5
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作者 丁睿 姚林泉 张伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期312-315,共4页
对于弹塑性扭转问题描述的椭圆变分不等式,采用具多项式基的径向点插值法无网格方法与Uzawa方法耦合,得到了带松弛因子的离散迭代算法,并给出了数值算例,分析了参数对结果的影响。通过与有限元法比较,表明该方法是求解弹塑性扭转问题的... 对于弹塑性扭转问题描述的椭圆变分不等式,采用具多项式基的径向点插值法无网格方法与Uzawa方法耦合,得到了带松弛因子的离散迭代算法,并给出了数值算例,分析了参数对结果的影响。通过与有限元法比较,表明该方法是求解弹塑性扭转问题的有效的方法之一。 展开更多
关键词 弹塑性扭转问题 无网格 椭圆变分不等式 径向基函数 UZAWA算法
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用无网格LRPIM分析中厚板弯曲问题 被引量:5
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作者 夏平 龙述尧 崔洪雪 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期383-388,415-416,共6页
用径向基函数构造无网格点插值法的形函数,插值函数具有Kronecker delta函数性质,因此可以很方便地施加本质边界条件。利用无网格局部径向点插值方法分别对一个对边固支另对边简支中厚板和一个悬臂中厚板的弯曲进行了分析计算。该方法... 用径向基函数构造无网格点插值法的形函数,插值函数具有Kronecker delta函数性质,因此可以很方便地施加本质边界条件。利用无网格局部径向点插值方法分别对一个对边固支另对边简支中厚板和一个悬臂中厚板的弯曲进行了分析计算。该方法不需要任何形式的网格划分,所有的积分都在规则形状的子域及其边界上进行,是一种真正的无网格方法。算例表明:将无网格局部径向点插值法应用于计算中厚板的弯曲问题,所求得的位移场和应力场都是光滑的;在径向基函数的基础上,附加多项式大大提高了插值精度;所得结果与弹性力学理论解以及有限元解都十分吻合。 展开更多
关键词 无网格法 中厚板 局部径向点插值法 弯曲问题
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一种改进的MPS粒子作用模型 被引量:2
9
作者 张帅 楼一民 +1 位作者 邢菲 石兴 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期124-129,共6页
从分析角度出发,为移动粒子半隐式法(MPS)提供了一组新的粒子作用模型,该模型在粒子局部坐标系下进行泰勒展开,同步获取各算子的粒子近似式,确保了离散精度的一致性。方法对于随机分布的粒子和边界附近的粒子同样适用。文中利用三个算... 从分析角度出发,为移动粒子半隐式法(MPS)提供了一组新的粒子作用模型,该模型在粒子局部坐标系下进行泰勒展开,同步获取各算子的粒子近似式,确保了离散精度的一致性。方法对于随机分布的粒子和边界附近的粒子同样适用。文中利用三个算例对该方法进行了检验,计算结果与分析解符合较好。最后,运用该方法成功模拟了自由面流动的二维溃坝问题。 展开更多
关键词 粒子作用模型 移动粒子半隐式法 无网格方法 数值模拟
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基于移动粒子半隐式法的齿轮搅油损失分析与试验验证 被引量:22
10
作者 李晏 皮彪 +2 位作者 王叶枫 刘林晶 陈辛波 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期368-372,400,共6页
将移动粒子半隐式法应用于齿轮搅油损失分析,以研究齿轮传动中搅油损失的内在特性.以单齿斜齿轮为对象分析其在不同浸油深度、齿轮转速和齿轮宽度条件下的搅油损失情况.分析结果表明,齿轮转速对搅油损失的影响最大;浸油深度对搅油损失... 将移动粒子半隐式法应用于齿轮搅油损失分析,以研究齿轮传动中搅油损失的内在特性.以单齿斜齿轮为对象分析其在不同浸油深度、齿轮转速和齿轮宽度条件下的搅油损失情况.分析结果表明,齿轮转速对搅油损失的影响最大;浸油深度对搅油损失的影响也较为显著;齿轮宽度对搅油损失的影响则不太明显.根据仿真分析结果建立了单齿斜齿轮搅油损失数学模型.搭建试验台架,通过试验与仿真数据的比较,验证了移动粒子半隐式法在计算搅油损失方面的可行性和准确性,从而为齿轮传动搅油损失的进一步研究提供了一种新方法. 展开更多
关键词 齿轮传动 斜齿轮 搅油损失 移动粒子半隐式法
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二维翼型绕流的无网格差分解法 被引量:3
11
作者 叶志强 刘高联 陈波 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期26-31,共6页
根据作者提出的基于全方向导数的无网格方法,运用方向全导数公式构造样点的所有偏导数,并用该公式对第二类边界条件进行离散处理.它不需要任何网格或单元,所以是非常简便彻底的无网格方法.数值算例表明,该方法具有很高的精度.
关键词 无网格法 全方向导数 第二类边界条件
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一种适用于移动半隐式法的缓解压力振荡方法 被引量:2
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作者 孙学尧 张怀新 潘徐杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1450-1454,1459,共6页
针对无网格移动粒子半隐式(MPS)法压力振荡性过大,且难以处理压力的问题,提出一种新的压力缓解方法.该方法在MPS法压力计算方程中加入用以保证流体不可压缩的速度散度为零的条件,在MPS法计算完成后对压力进行适当的时间平均,得出最终计... 针对无网格移动粒子半隐式(MPS)法压力振荡性过大,且难以处理压力的问题,提出一种新的压力缓解方法.该方法在MPS法压力计算方程中加入用以保证流体不可压缩的速度散度为零的条件,在MPS法计算完成后对压力进行适当的时间平均,得出最终计算压力,在一定程度上缓解压力的振荡.通过溃坝和船体横摇晃荡2个实例,将新方法和MPS法进行比较,验证新方法在不增加计算量的基础上对缓解压力振荡有很好的效果. 展开更多
关键词 无网格法 移动粒子半隐式法 压力缓解
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复杂介质中地震波模拟的无单元法 被引量:19
13
作者 贾晓峰 胡天跃 王润秋 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期43-48,共6页
复杂介质中地震波的传播多是通过求取单程或双程波动方程的数值解进行模拟的。波动方程的数值解法多种多样,本文将工程和岩石力学领域中广泛应用的一种无网格算法——无单元法应用于地震模拟。由于无单元法的节点完全独立存在,因此在计... 复杂介质中地震波的传播多是通过求取单程或双程波动方程的数值解进行模拟的。波动方程的数值解法多种多样,本文将工程和岩石力学领域中广泛应用的一种无网格算法——无单元法应用于地震模拟。由于无单元法的节点完全独立存在,因此在计算成本上与有限元相比优势明显;再采用滑动最小二乘的拟合方法使得无单元法具有精度高、独立变量解高次连续等优点。本文在介绍无单元法原理的基础上,通过薄膜震动算例表明该方法与有限差分法相比有精度优势;然后将无单元法用于叠前地震模拟,并讨论了几种吸收边界方法在地震模拟中与无单元法的结合。模型计算的结果表明,辅以有效的吸收边界,无单元法能够获得波场完整、走时精确的理论地震图,其精度和稳定性皆令人满意。 展开更多
关键词 地震模拟 波动方程 无网格算法 无单元法 吸收边界 精度
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基于多项式的无网格点插值法及其奇异性研究 被引量:1
14
作者 黄哲聪 郑宏 张静辉 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第2期128-131,共4页
基于多项式的无网格点插值法是一种全新的数值计算方法,它继承传统的无网格法精度高、收效快的优点,其位移边界条件更易实现,但它存在奇异性问题,针对这个问题,提出了单项基选择法,实践证明,单项基选择法在构建形函数时非常稳定高效,而... 基于多项式的无网格点插值法是一种全新的数值计算方法,它继承传统的无网格法精度高、收效快的优点,其位移边界条件更易实现,但它存在奇异性问题,针对这个问题,提出了单项基选择法,实践证明,单项基选择法在构建形函数时非常稳定高效,而且可以有效地减少奇异性;还介绍了PIM的基本理论及实现过程,并用算例说明该法的特点. 展开更多
关键词 奇异性 插值法 网格点 多项式 数值计算方法 位移边界条件 无网格法 继承传统 实现过程 选择法 形函数 PIM 单项 算例
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基于离散伴随法与代理模型的整车气动阻力优化 被引量:4
15
作者 贺岩松 曹礼鹏 +2 位作者 张志飞 李云 陈钊 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1577-1584,共8页
本文中引入离散伴随法与代理模型,提出一种快速有效的汽车气动减阻优化策略。首先,通过对整车进行气动建模和仿真分析,得到风阻系数与测点压力的变化趋势,与风洞试验结果对比,二者吻合良好,表明模型精度满足要求;然后,以风阻系数为目标... 本文中引入离散伴随法与代理模型,提出一种快速有效的汽车气动减阻优化策略。首先,通过对整车进行气动建模和仿真分析,得到风阻系数与测点压力的变化趋势,与风洞试验结果对比,二者吻合良好,表明模型精度满足要求;然后,以风阻系数为目标,采用离散伴随法对汽车表面进行灵敏度分析,进而确定前保险杠、后视镜、尾翼和后保险杠等灵敏度较高的部件作为优化对象;接着,以哈默斯雷试验设计法构建样本空间,利用网格自由变形技术参数化样本点模型并计算出与之对应的风阻系数;最后,采用Kriging插值法建立代理模型,选择多岛遗传算法对代理模型进行全局寻优。优化结果显示,整车风阻系数下降3.29%。 展开更多
关键词 气动减阻 风洞试验 离散伴随法 网格自由变形 代理模型
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三体船兴波阻力计算的自由面网格快速生成 被引量:11
16
作者 王中 卢晓平 王玮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期409-413,共5页
针对三体船Rank ine源计算方法的自由面网格快速生成问题,基于NURBS(非均匀有理B样条)曲线表达船体水线及自由面网格边界线,运用贴体坐标代数法生成自由面网格,开发了适用于三体船兴波阻力计算的自由面网格快速生成系统.该系统仅需输入... 针对三体船Rank ine源计算方法的自由面网格快速生成问题,基于NURBS(非均匀有理B样条)曲线表达船体水线及自由面网格边界线,运用贴体坐标代数法生成自由面网格,开发了适用于三体船兴波阻力计算的自由面网格快速生成系统.该系统仅需输入必要的船体型值和几个控制参数即可快速生成三体船兴波阻力计算的自由面网格,并实现网格密度变化控制,避免了商用网格生成软件生成三体船自由面网格的繁琐过程,可用于带有方尾的三体船型自由面网格快速生成,提高了三体船兴波问题Rank ine源计算方法自由面网格划分效率. 展开更多
关键词 兴波阻力 面元法 三体船 非均匀有理B样条 自由面网格
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有自由面渗流分析的三维数值流形方法 被引量:10
17
作者 姜清辉 邓书申 周创兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期879-884,共6页
提出了求解有自由面渗流问题的三维数值流形方法,通过构造任意形状流形单元的水头函数,推导了流形单元的渗透矩阵和无压渗流分析的总体控制方程,并给出了自由面的迭代求解策略和渗透体积力的计算方法。典型算例的数值分析表明,该方法采... 提出了求解有自由面渗流问题的三维数值流形方法,通过构造任意形状流形单元的水头函数,推导了流形单元的渗透矩阵和无压渗流分析的总体控制方程,并给出了自由面的迭代求解策略和渗透体积力的计算方法。典型算例的数值分析表明,该方法采用数学网格覆盖整个材料区域,在自由面的迭代求解过程中数学网格保持不变,只考虑自由面以下渗流区的介质,只对自由面以下的流形单元形成总体渗透矩阵,具有精度高、收敛速度快、编程简单等优点,而且能够通过单纯形积分精确计算被自由面穿越单元的渗透作用力,因此,特别适用于有自由面渗流问题的模拟。 展开更多
关键词 三维渗流 数值流形方法 自由面 数学网格 流形单元
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求解对流占优问题的无网格自适应稳定化方案
18
作者 张文彬 欧阳洁 +1 位作者 张小华 张林 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期316-320,共5页
应用标准的无网格方法求解对流占优问题时会出现非物理的数值伪振荡现象,采用MF-SUPG、MFGLS、MFSGS等稳定化方法可以有效地消除数值伪振荡。因此本文基于无网格径向点插值法提出了一种自适应布点方案,并分别与MFSUPG、MFGLS、MFSGS方... 应用标准的无网格方法求解对流占优问题时会出现非物理的数值伪振荡现象,采用MF-SUPG、MFGLS、MFSGS等稳定化方法可以有效地消除数值伪振荡。因此本文基于无网格径向点插值法提出了一种自适应布点方案,并分别与MFSUPG、MFGLS、MFSGS方法相结合。数值模拟表明:当扩散系数较小时,三种稳定化方法均可以有效地消除对流占优问题大部分区域的数值伪振荡,但稳定化后其解在边界处仍有振荡存在,而结合自适应方案后的三种稳定化方法均可以彻底地消除数值伪振荡,且具有计算精度高、稳定性好、算法实施简单、前后处理方便。 展开更多
关键词 无网格方法 对流占优 稳定化 自适应
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基于本征梁理论的非线性大挠度柔性梁无网格动力学计算
19
作者 何欢 王陶 +1 位作者 刘庞轮 陈国平 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期535-541,共7页
本征梁方程是一种建立在Frenet标架上的,具有精确几何变形描述能力的梁的动力学控制方程,具有非线性阶数低、方程形式简洁的优点。提出了一种与本征梁方程相适应的无网格离散和相应的计算方法。针对本征梁方程的特点,引入配点型无网格... 本征梁方程是一种建立在Frenet标架上的,具有精确几何变形描述能力的梁的动力学控制方程,具有非线性阶数低、方程形式简洁的优点。提出了一种与本征梁方程相适应的无网格离散和相应的计算方法。针对本征梁方程的特点,引入配点型无网格方法对本征梁方程进行离散化处理,推导出了仅具有一阶导数和二阶非线性项的本征梁运动控制方程。采取此方法建立的大柔性梁在动力学计算过程中无需背景网格,避免了常规有限元建模所需的网格积分。利用这一特性,无需像传统非线性有限元分析那样在每一个计算时间步上进行的网格积分运算,简化了计算步骤。数值算例结果表明此方法具有很好的计算精度。 展开更多
关键词 非线性振动 多体动力学 无网格方法 本征梁 大柔性
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金属弹体侵彻混凝土的再生核质点法研究
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作者 赵光明 宋顺成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期188-193,共6页
为了研究金属弹体侵彻混凝土材料的复杂过程,在侵彻过程分析中,通过引入再生核质点法、金属弹体Johnson-Cook本构模型和混凝土Johnson-Holmquist-Concrete累积损伤材料模型,实现了利用再生核质点法分析金属弹体侵彻混凝土的过程,计算结... 为了研究金属弹体侵彻混凝土材料的复杂过程,在侵彻过程分析中,通过引入再生核质点法、金属弹体Johnson-Cook本构模型和混凝土Johnson-Holmquist-Concrete累积损伤材料模型,实现了利用再生核质点法分析金属弹体侵彻混凝土的过程,计算结果与有限元法结果完全一致。显示了无网格法在大变形、高应变率和断裂破坏分析中无需划分单元的优越性,并且避免了网格销蚀和网格重构等复杂处理过程,提高计算效率和计算精度。 展开更多
关键词 侵彻 再生核质点法 无网格法 Johnson-Cook模型 Johnson-Holmquist-Concrete模型
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