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独立覆盖流形法的通用计算公式和通用程序设计——(三)算例验证 被引量：1
1
作者 苏海东 宋文硕 +2 位作者 龚亚琦 韩陆超 韦玉霞 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第4期211-218,共8页
在前两篇提出的通用计算公式、通用程序设计方法的基础上,通过求解弹性力学运动微分方程、传导方程、波动方程(含稳态和瞬态分析),给出了一至三维包括位移场、温度场、渗流场、声场、静电场和势流场等算例进行全面验证,涵盖了任意形状... 在前两篇提出的通用计算公式、通用程序设计方法的基础上,通过求解弹性力学运动微分方程、传导方程、波动方程(含稳态和瞬态分析),给出了一至三维包括位移场、温度场、渗流场、声场、静电场和势流场等算例进行全面验证,涵盖了任意形状和任意连接的网格、精确几何边界的模拟及本质边界条件的准确施加、高阶级数逼近、裂纹尖端附近解析级数的应用等独立覆盖流形法的特色功能。最后对全文进行总结,并提出“级数流形元(级数元)”的新名称。 展开更多
关键词 数值流形方法 独立覆盖 偏微分方程 级数解 网格剖分 精确几何 级数流形元
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几何非线性与徐变效应耦合的平面四边形应力单元分析方法
2
作者 邓继华 谭建平 +2 位作者 邵旭东 王磊 田仲初 《土木工程学报》 北大核心 2025年第8期69-81,共13页
为在高耸大跨混凝土结构分析中考虑几何非线性与徐变效应的耦合作用,文章基于平面应力单元开展计算方法的研究。利用共旋坐标法具有几何非线性与材料非线性脱耦的优点,将混凝土的徐变效应视为特殊的材料非线性而在共旋坐标系中将其等效... 为在高耸大跨混凝土结构分析中考虑几何非线性与徐变效应的耦合作用,文章基于平面应力单元开展计算方法的研究。利用共旋坐标法具有几何非线性与材料非线性脱耦的优点,将混凝土的徐变效应视为特殊的材料非线性而在共旋坐标系中将其等效为徐变初应变荷载,几何非线性则通过共旋坐标系与结构坐标系之间的转换矩阵予以考虑,非线性方程组的求解则采用能将荷载增量法与位移增量法合二为一的统一迭代求解列式,建立平面应力单元考虑几何非线性与徐变耦合的分析方法,提供计算流程,对4个算例进行计算分析,并与已有文献的模型试验和数值计算结果作了比较。结果表明:建立的几何非线性平面四边形应力单元及考虑几何非线性与徐变效应耦合的算法是正确的,考虑几何非线性与徐变效应耦合相对于考虑几何线性与徐变以及仅计入几何非线性而言,在具体计算结果、不同自由度的影响程度以及达到徐变计算稳定值所要取的徐变计算时间方面均有很大的不同。文中方法较容易推广到其他更复杂的共旋法几何非线性单元。 展开更多
关键词 平面四边形应力单元 几何非线性 徐变 共旋法 统一迭代求解
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高速铁路单洞双线盾构隧道的振动和传播规律分析
3
作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 何应道 徐晨 徐巍 王春晖 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期1-8,42,共9页
针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传... 针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传播规律。结果表明:隧道上方场地的竖向振动由顶部纵波主导,两侧竖向振动由横波控制;当土层波阻抗从隧道围岩向地表递减时,隧道顶部扩散的柱面纵波经土层界面后趋近平面波特性,侧方横波经界面透射后竖向位移分量显著降低。单洞双线隧道振动分布呈现显著频率相关性:低频振动(0~20 Hz)在隧道正上方地表响应最大,高频振动(40~80 Hz)在偏离隧道中心线一定距离处达到峰值。隧道结构对20 Hz以上振动产生遮挡效应,导致下方围岩振动向上绕射衰减。地表竖向位移分布由频率相关的隧道辐射模式控制,分层土中的波阻抗变化使纵波成为地表振动主导成分。研究揭示了单洞双线盾构隧道振动传播的三维空间特性,明确了低频振动集中传播与高频振动侧向辐射的差异化规律,为城市高铁隧道减振设计提供理论依据。 展开更多
关键词 盾构隧道 环境振动 2.5维有限元-基本解 弹性波 单洞双线隧道 高速铁路
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横纵刃滑切式玉米秸秆粉碎还田机设计与试验
4
作者 朱惠斌 雷丰朗 +3 位作者 白丽珍 张旭 李镕东 刘礼源 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第1期223-239,共17页
【目的】秸秆粉碎还田可以改善土壤理化性质,提高土壤有机质和微生物含量,培肥地力,增加粮食产量,在农业生产中广泛应用。针对西南地区玉米秸秆整杆留田量大、留田形式多样和机具易缠绕堵塞等问题,该研究提出一种动、定刀刃横纵交错形... 【目的】秸秆粉碎还田可以改善土壤理化性质,提高土壤有机质和微生物含量,培肥地力,增加粮食产量,在农业生产中广泛应用。针对西南地区玉米秸秆整杆留田量大、留田形式多样和机具易缠绕堵塞等问题,该研究提出一种动、定刀刃横纵交错形成双支撑切割形式的玉米秸秆粉碎还田方式,并设计了横纵刃滑切式玉米秸秆粉碎还田机。【方法】对粉碎装置动、定刀横纵刀刃秸秆切割效果进行分析,设计横、纵刀刃曲线;并对粉碎装置进行力学分析揭示其切割粉碎机理,同时分析秸秆切割粉碎的影响因素,进而得到粉碎动、定刀的关键参数范围。采用离散元法建立数值仿真模型,通过单因素仿真试验验证粉碎动、定刀纵刀刃类型选择,确定横刀刃回转角;通过二次回归正交旋转组合试验,得到粉碎装置的最优参数组合,完成样机试制并进行田间试验。【结果】(1)运用Design Expert 12软件求解和进行交互作用对试验指标的响应曲面分析,得到粉碎装置的最优参数组合为:定刀纵刀刃起始滑切角为27°,定刀纵刀刃滑切角变化量为5°,动刀纵刀刃起始滑切角为30°,动刀纵刀刃滑切角变化量为5.5°;(2)田间试验结果表明在横向和纵向2种不同秸秆铺放条件下,秸秆粉碎长度合格率分别为93.7%和94.3%,秸秆漏切率分别为2.0%和3.1%,秸秆切割粉碎效果较好,满足西南地区作业要求。【结论】在最优参数组合条件下,秸秆粉碎长度合格率和漏切率达到设计标准,该研究可为玉米秸秆整杆留田量大、留田形式多样和机具易缠绕堵塞等情况下玉米秸秆还田机的设计与改进提供参考。 展开更多
关键词 保护性耕作 秸秆粉碎 横纵动定刀 动态双支撑 离散元法 试验设计
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拱肋整体提升施工过程中拱脚位移理论计算及参数影响分析
5
作者 占玉林 李俊毅 +2 位作者 侯之瑶 何鹏 朱淑兰 《桥梁建设》 北大核心 2025年第3期42-48,共7页
为研究拱肋整体提升施工过程中的拱脚变形,基于结构力学基本理论,推导考虑提升高度、支架水平刚度、拱肋与水平索材料属性及截面特性、水平索预拉力大小的拱肋整体提升全过程拱脚水平位移(简称拱脚位移)理论解析公式。采用Abaqus软件建... 为研究拱肋整体提升施工过程中的拱脚变形,基于结构力学基本理论,推导考虑提升高度、支架水平刚度、拱肋与水平索材料属性及截面特性、水平索预拉力大小的拱肋整体提升全过程拱脚水平位移(简称拱脚位移)理论解析公式。采用Abaqus软件建立有限元模型进行拱肋提升模拟,以验证该理论解析公式的精确性;分析拱肋、水平索、提升索、支架等的相关参数对提升过程拱脚位移以及提升前、后位移变化率的影响。结果表明:该理论解析公式可操作性强、精度较高,解析解与有限元解吻合良好,误差仅6%左右;拱脚位移与位移变化率对拱肋自重最为敏感,水平索预拉力建议为拱肋自重的50%;增加拱肋与水平索的截面尺寸、刚度能够减小拱脚位移及位移变化率;提升高度与拱脚位移变化率呈正向非线性关系,提升索剩余长度越短,拱脚位移变化率增长越快;不同拱轴线形、悬链线拱轴系数的拱脚位移与位移变化率差异较小;跨径与拱脚位移及位移变化率呈正相关关系;矢跨比越大,拱脚位移越大,但拱脚位移变化率越小。 展开更多
关键词 拱桥 拱肋整体提升施工 提升高度 拱脚位移 水平索预拉力 解析解 参数分析 有限元法
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基于SABRE软件的大规模RBE3单元快速求解方法及程序开发
6
作者 张长兴 王立凯 +1 位作者 常亮 聂小华 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第4期483-494,共12页
随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原... 随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原因.然后,采用增广Lagrange理论将位移约束关系引入到有限元问题的泛函中,并利用泛函的变分推导出了RBE3单元的刚度矩阵显式表达形式,从而将约束处理问题转化为单元求解问题.最后,在上述理论基础上,结合自主结构分析软件SABRE进行了相关功能模块的设计与开发,并通过工程算例验证.结果表明,该文改进后的SABRE软件在求解含大规模RBE3单元的分析模型时求解精度与NASTRAN基本一致,求解效率提升明显. 展开更多
关键词 有限元法 增广Lagrange理论 RBE3单元快速求解方法 SABRE软件
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基于2.5D FEM-MFS的高铁盾构隧道车致振动传播机制及环境响应研究
7
作者 徐晨 肖明清 +3 位作者 薛光桥 何应道 徐巍 王春晖 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1260-1271,共12页
为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构... 为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构隧道为研究对象,通过轮轨耦合动力学与波数域场耦合分析,揭示典型工况高铁盾构隧道车致振动振源及传播规律。研究结果表明:1)高铁盾构隧道振动呈现显著的频段分化特征,30 Hz以下低频振动以围岩剪切波形式传播(波速为734 m/s),30~70 Hz频段为管片-围岩协同振动,80 Hz以上高频振动由管片弯曲波主导(波速为1 066 m/s或2 000 m/s);2)隧道内Z振级从轨道板处80.9 d B衰减至拱顶47.6 d B,隧道拱顶两侧因高阶振型出现55 d B局部放大;3)地表振动呈现非单调空间衰减特性,存在局部振动放大现象,最大Z振级46.7 d B出现在距隧道中线32 m处,满足Ⅰ类振动功能区限值要求,最大速度为1.73μm/s,满足VC-E级精密仪器容许标准;4)与典型地铁环境振动工况相比,高铁盾构隧道内具有Z振级较低、地表环境振动高频分频振级较低,但随距离衰减缓慢的特征。 展开更多
关键词 高铁地下线 盾构隧道 环境振动 2.5D有限元-基本解方法
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基于分区有限元界面元混合算法的重力坝长期抗滑稳定分析
8
作者 傅露莹 林潮宁 +2 位作者 程家林 杜效鹄 李同春 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期72-79,共8页
为了研究软岩地基上重力坝安全系数的演化规律,提出了一种基于监测数据的结构面抗剪断强度参数反演方法,通过建立抗剪断强度参数的时变模型,应用分区有限元界面元混合算法,实现了对重力坝长期抗滑稳定性的动态评估。工程实例验证结果表... 为了研究软岩地基上重力坝安全系数的演化规律,提出了一种基于监测数据的结构面抗剪断强度参数反演方法,通过建立抗剪断强度参数的时变模型,应用分区有限元界面元混合算法,实现了对重力坝长期抗滑稳定性的动态评估。工程实例验证结果表明,该方法能够考虑工程参数的真实变化,提高了分析结果的准确性,同时能对工程的安全系数进行动态评价。 展开更多
关键词 混凝土重力坝 抗滑稳定 安全系数迭代解法 分区有限元界面元
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基于2阶四面体单元通用有限元程序的刚性吊弦静力求解
9
作者 刘紫薇 阮杰 《机械设计》 北大核心 2025年第6期34-40,共7页
2阶四面体单元不仅继承了四面体单元对复杂几何体离散适应性好的特点,而且提高了计算精度,在处理复杂结构的有限元问题中具有极大优势,在工程分析应用中适用范围广。根据有限元法基础理论推导完整的四面体10节点三维有限元单元的计算模... 2阶四面体单元不仅继承了四面体单元对复杂几何体离散适应性好的特点,而且提高了计算精度,在处理复杂结构的有限元问题中具有极大优势,在工程分析应用中适用范围广。根据有限元法基础理论推导完整的四面体10节点三维有限元单元的计算模型;基于MATLAB平台编写三维四面体10节点单元的通用有限元静力学求解程序,该程序可以对任意的离散为四面体10节点单元的连续体进行有限元静力学求解;利用该程序对高速铁路刚性吊弦进行有限元静力计算。与商用有限元软件在刚性吊弦同工况下的计算结果进行对比,发现两者节点位移相对误差绝对值在5%以内的数据占总数据的99.992%,节点应力相对误差绝对值在5%以内的数据占总数据的84.6%,两者的位移与Von Mises应力计算结果分布一致。结果表明:该通用求解程序计算结果精度与商用有限元软件计算结果的精度相当,具有可行性。该计算模型可以为2阶四面体单元的研究提供理论支持。 展开更多
关键词 有限元法 四面体10节点单元 通用求解程序 高速铁路刚性吊弦
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碳酸盐矿物微量稀土元素测试新技术开发及应用 被引量：1
10
作者 胡安平 梁峰 +4 位作者 罗宪婴 王永生 乔占峰 贺训云 沈安江 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第2期365-376,共12页
微量稀土元素在成岩环境重建和成岩流体演化示踪中具有重要的应用价值,溶液法是目前该领域较为成熟且常用的测定方法,但存在粉末样品需求量大,导致只能对多个微区成岩组构混合样进行测试;样品化学处理流程复杂、用时长且耗酸量大;测试... 微量稀土元素在成岩环境重建和成岩流体演化示踪中具有重要的应用价值,溶液法是目前该领域较为成熟且常用的测定方法,但存在粉末样品需求量大,导致只能对多个微区成岩组构混合样进行测试;样品化学处理流程复杂、用时长且耗酸量大;测试精度有待提高。这些局限性在一定程度上制约了该技术的推广应用。依托国家能源碳酸盐岩油气重点实验室平台,开展了碳酸盐矿物微量稀土元素测试新技术的研究与开发,并取得了3项重要成果:①实现溶液法碳酸盐矿物微量稀土元素测试技术的升级,通过优化化学处理流程,使粉末样品需求量从50 mg降低至10 mg,满足了微组构取样和测试的要求。同时,样品处理时间缩短,耗酸量从10 mL降至2 mL,数据相对误差从5%~10%降至2%~5%。②基于RESOlution激光剥蚀系统、iCAP TQ三重四极杆电感耦合等离子体质谱仪和QuadLock平台,成功开发了微量稀土元素激光面扫描成像新技术。该技术将检测含量下限从(1~10)×10^(-9)级降至10-9级以下,图像空间分辨率从≥5μm提升到≤1μm,图像扫描和处理时间效率提高到原来的10倍。③微量稀土元素激光面扫描成像新技术的开发拓展了应用领域,除用于微区组构成岩环境重建及成岩流体演化示踪研究外,还可用于激光U-Pb同位素绝对年龄测定,提高测年成功率和精度。此外,该技术还用于研究微量稀土元素含量及其比值与矿物阴极发光(CL)特征的耦合关系。微区组构的微量稀土元素测试新技术的开发为碳酸盐岩储层成因研究提供了有力的技术支持。 展开更多
关键词 微区组构 溶液法 激光面扫描成像 成岩流体示踪 微量稀土元素 碳酸盐矿物 储层成因
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外因火灾通风网络风量风质失效模型与数值解算方法
11
作者 李伟 刘彦青 张浪 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期196-212,共17页
为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数降低等灾变过程,构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型,采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通... 为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数降低等灾变过程,构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型,采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通风参量计算模型,将基于质量流量守恒的通风网络回路风压平衡方程、通风网络风流-围岩热量交换-传播控制方程、有毒有害气体弥散-扩散控制方程、氧气消耗-运移控制方程进行联立,构建了外因火灾通风网络“风量风向-风温-有毒有害气体体积分数-氧气体积分数”非稳定多场耦合数学模型。采用回路风量牛顿法求解通风网络风量风向变化,采用迎风离散格式的有限差分法求解通风网络内风流传热-传质过程,建立了火灾时期全风网“节点-分支-网络”风量风质失效多物理场耦合解算方法,构建了多物理场间接耦合解算流程,编写了解算程序。通过在角联结构试验巷道内开展外因火灾试验,初步验证了模型的准确性与适用性,在此基础上分别模拟了进风区分支与用风区分支火源位置情况下复杂通风网络内风量变化、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数波动的动态变化过程。模拟结果表明:火源位置在进风井条件下风量显著变化分支达到通风网络分支总数的61%,风流逆转分支数量占通风网络分支总数的11%,风温显著变化分支数量达到通风网络分支总数的76%,CO侵入分支数量达到通风网络分支总数的84%,氧气体积分数显著变化分支数量达到通风网络分支总数的41%,进风井分支发生外因火灾造成的灾害影响范围和影响强度均明显大于其他分支。 展开更多
关键词 通风网路 回路风量法 风流质量流量守恒 有限差分法 传热传质 节点元素 分支元素
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一种不可压缩理想磁流体的解耦保结构算法
12
作者 向鹏宇 张仪 +1 位作者 蒋子超 姚清河 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1372-1381,共10页
不可压缩理想磁流体动力学(MHD)方程组描述了流体速度场、磁场以及电场之间的紧密耦合,是研究高温等离子体、天体物理以及核聚变等复杂物理过程的基本模型.然而,由于其多物理场强耦合及非线性特性,求解该系统在数值方法设计上面临巨大挑... 不可压缩理想磁流体动力学(MHD)方程组描述了流体速度场、磁场以及电场之间的紧密耦合,是研究高温等离子体、天体物理以及核聚变等复杂物理过程的基本模型.然而,由于其多物理场强耦合及非线性特性,求解该系统在数值方法设计上面临巨大挑战.特别是传统数值方法在离散层面难以严格保持系统所固有的本征性质,如质量守恒、电荷守恒等,进而影响模拟的长期稳定性与物理可信度.为此,提出了一种高阶的、保结构的不可压缩理想MHD混合有限元离散格式.该方法引入涡量演化方程,构建了速度-涡量-磁场演化形式的控制方程;在时间离散上采用隐式中点法,并构造时间交错网格,同时对耦合项进行了适当的显-隐处理,实现了整个系统的完全解耦,避免了由非线性项导致的迭代求解过程.在三维收敛性测试中,该方法展现出最优阶收敛阶;在经典二维Orszag-Tang涡旋问题中,速度场的无散性可精确控制在机器精度(仅含舍入误差),验证了该格式在保持物理结构和捕捉复杂演化过程中的稳定性与准确性. 展开更多
关键词 磁流体动力学方程 解耦格式 混合有限元方法 质量守恒 保结构离散
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采煤机滚筒工作性能优化研究 被引量：5
13
作者 王宏伟 郭军军 +3 位作者 梁威 耿毅德 陶磊 李进 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期133-143,共11页
在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能... 在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。 展开更多
关键词 采煤机滚筒 双向耦合机理 离散元法 多体动力学 多目标优化 改进多目标灰狼优化算法 优劣解距离法
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潜蚀的局部守恒有限元和有限体积交替解法 被引量：2
14
作者 王刚 邓泽之 +1 位作者 金伟 张建民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期917-926,共10页
潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满... 潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满足有限体积法输入要求的流速场,给出了一个基于单元不平衡流量总体再平衡修正单元边界流速的算法。利用该算法对有限元计算的单元边界流速进行局部守恒处理,即可实现在同一有限元网格上利用有限体积法求解细粒运移方程,因此可以方便地和现有的有限元计算程序结合。算例验证表明,所提出的局部守恒处理算法及交替解法计算效率高且具有可接受的精度,是模拟潜蚀问题的一条简单实用的途径。 展开更多
关键词 潜蚀 渗流 有限元法 有限体积法 局部守恒
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变摩擦条件下高速钢轨焊缝处轮轨滚动接触-冲击行为研究
15
作者 杨健 徐井芒 +3 位作者 王凯 刘晨 何傲男 王平 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期111-120,共10页
采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、... 采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、接触斑内的微滑以及黏滑分布等接触行为的影响。结果表明:变摩擦系数接触斑内的滑动区域占比会更大且在滑动区域会引起黏滑振荡现象,当轮轨界面滑动现象越明显时,黏滑振荡越剧烈;变摩擦系数对法向接触解的影响不大,切向接触解会因接触状态的改变显著受到影响,造成凸形1焊缝的不均匀磨耗;变摩擦系数会影响von Mises应力分布,其最大von Mises应力发生的位置会向轨底移动,对伤损出现的位置产生影响。 展开更多
关键词 变摩擦系数 钢轨焊缝 三维瞬态滚动接触 显式有限元 轮轨滚动接触解
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激波冲击下的交错液柱形态演化数值研究
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作者 王建国 关奔 +1 位作者 边泽乐 吕光锐 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3430-3441,共12页
采用时空守恒元与解元方法对平面激波冲击交错排列的3液柱形态演化过程进行研究.展示了平面激波冲击3液柱后的波系结构及界面形态演化过程,发现液柱间的通道增强了激波间的相互作用,使下游液柱迎风面上压力分布不均,导致其迎风面在较短... 采用时空守恒元与解元方法对平面激波冲击交错排列的3液柱形态演化过程进行研究.展示了平面激波冲击3液柱后的波系结构及界面形态演化过程,发现液柱间的通道增强了激波间的相互作用,使下游液柱迎风面上压力分布不均,导致其迎风面在较短时间内从弧面演化为平坦表面.测量了下游液柱的迎风面极点位移和宽度,观察到上游两液柱间通道的变窄趋势使得气流对下游液柱迎风面极点的冲击减弱,降低了其迎风面极点位移速度.通过测量3液柱整体的无量纲宽度、高度和质心位移,发现第二通道宽度在气流与界面的相互作用中发挥了关键作用.随着第二通道宽度减小,气流对界面的作用能力增强,上游液柱后部凹陷的演化速率加快,第一通道侧的尖端逐渐消失,3液柱整体的无量纲宽度由减小到增大的转折点提前,而后期的无量纲质心位移速度减慢.在第二通道宽度较大的算例中,上游液柱仍保持了较为对称的结构特征.而在第二通道宽度较小的算例中,上游液柱在波系演化阶段便显现出显著的非对称性,不再展现出对称的结构特征. 展开更多
关键词 激波 交错排列液柱 波系演化 界面变形 时空守恒元与解元方法
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基于边界元法的边坡矢量和稳定分析 被引量：19
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作者 邓琴 郭明伟 +1 位作者 李春光 葛修润 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1971-1976,共6页
矢量和法物理力学意义明确,计算简单,且能根据边坡当前的应力分布状态合理地评价其整体稳定性状态。其中边坡的应力状态通常是采用有限元法来求解。由于边界元法具有研究问题降阶、离散化带来的误差值仅产生在边界以及计算量小等优点,... 矢量和法物理力学意义明确,计算简单,且能根据边坡当前的应力分布状态合理地评价其整体稳定性状态。其中边坡的应力状态通常是采用有限元法来求解。由于边界元法具有研究问题降阶、离散化带来的误差值仅产生在边界以及计算量小等优点,在工程中得到了广泛应用;对于平面问题,以源点作为原点,以所积分单元的切向和法向为坐标轴建立局部坐标系,对于线性单元可以得到所有积分的解析解。因此,可以得到计算区域内部任意点的场变量的解析解,这就保证了位于边界附近区域场变量的精度。利用边界元法得到二维边坡体内连续的应力分布状态,使用矢量和法对该边坡进行稳定性分析,并且与基于有限元的矢量和法、极限平衡法进行对比分析。边坡圆弧滑面和折线滑面的计算结果表明,基于边界元法得到的矢量和安全系数和基于有限元的矢量和法、极限平衡法基本一致;边界元法对应的矢量和安全系数对边界单元尺寸不敏感。 展开更多
关键词 矢量和法 有限元法 边界元法 解析解 极限平衡法 安全系数
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混凝土水管冷却温度场的计算方法 被引量：150
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作者 朱岳明 徐之青 +3 位作者 贺金仁 张建斌 关新强 赵之瑾 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2003年第2期19-22,共4页
针对混凝土水管冷却温度场的计算问题,在目前用有限单元法迭代算法近似求解的基础上,根据水管与混凝土之间热量交换的平衡原理,提出了一种新的计算方法,并且数学上完全严密。采用该方法和文中所建议的沿程水管边界单元的搜索技巧,可以... 针对混凝土水管冷却温度场的计算问题,在目前用有限单元法迭代算法近似求解的基础上,根据水管与混凝土之间热量交换的平衡原理,提出了一种新的计算方法,并且数学上完全严密。采用该方法和文中所建议的沿程水管边界单元的搜索技巧,可以方便地严格模拟实际工作中蛇形水管的走向,提高计算精度。同时,针对实际工程中为提高温度场和温度应力场的计算精度带来计算量大的问题,提出了利用有限单元法的并行计算技术以及子结构技术两种方法,降低计算规模。 展开更多
关键词 大体积混凝土温度场 水管冷却 有限单元法 迭代求解
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基于刚体平动运动单元的上限有限元研究 被引量：18
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作者 杨峰 赵炼恒 +1 位作者 张箭 阳军生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1782-1786,1808,共6页
刚性块体极限分析上限法常应用于岩土工程稳定性研究,然而应用时需假定刚性块体破坏模式并递推繁琐的几何关系。为此,提出一种适应性更广的基于非线性规划模型的刚体平动运动单元上限有限元法,并解决了其优化模型初始值的确定问题。通... 刚性块体极限分析上限法常应用于岩土工程稳定性研究,然而应用时需假定刚性块体破坏模式并递推繁琐的几何关系。为此,提出一种适应性更广的基于非线性规划模型的刚体平动运动单元上限有限元法,并解决了其优化模型初始值的确定问题。通过引入有限单元思想,将计算区域离散成刚体单元,同时以单元速度和节点坐标作为决策变量,由上限定理建立非线性规划模型获得上限解。利用编制的上限有限元程序进行边坡和浅埋隧道稳定性算例验证,表明运动单元上限有限元法能调整速度间断线至较优方位,所得破坏模式特征鲜明,上限解精度高,可广泛应用于边坡、隧道等稳定性分析研究。 展开更多
关键词 极限分析 上限法 刚体运动单元 有限元法 非线性规划
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小麦免耕播种机开沟器的设计 被引量：30
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作者 苟文 马荣朝 +4 位作者 杨文钰 樊高琼 雷小龙 惠昆 杨慧珍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期21-25,共5页
针对西南丘陵地区保护性耕作模式下小麦免耕播种机尖角型开沟器易缠草,堵塞,使用寿命短等问题,设计了圆弧刃口型开沟器。该文建立了圆弧刃口型开沟器的几何模型,采用离散元法对圆弧刃口型开沟器的工作阻力进行了分析。试验结果表明:平... 针对西南丘陵地区保护性耕作模式下小麦免耕播种机尖角型开沟器易缠草,堵塞,使用寿命短等问题,设计了圆弧刃口型开沟器。该文建立了圆弧刃口型开沟器的几何模型,采用离散元法对圆弧刃口型开沟器的工作阻力进行了分析。试验结果表明:平均开沟宽度为40mm,开沟深度偏差为5mm,玉米根茬的切断率超过86%,土壤扰动为18%～22%。圆弧刃口型开沟器提高了播种机的通过性,开沟破茬效果好,能够满足西南丘陵地区小麦免耕播种的开沟要求。 展开更多
关键词 农业机械 保护性耕作 离散元法 圆弧刃口型开沟器 结构设计
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