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非线性时间分布阶双曲波动方程的广义BDF2⁃θ有限元方法
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作者 侯雅馨 刘洋 李宏 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第1期114-128,共15页
构造了一种基于带有位移参数θ的广义向后差分公式(广义BDF2-θ)的有限元(FE)方法,用于求解非线性时间分布阶双曲波动方程.时间方向由广义BDF2-θ近似进一步得到FE全离散格式.将具有高阶时间导数的模型转化为包括两个低阶方程的耦合系统... 构造了一种基于带有位移参数θ的广义向后差分公式(广义BDF2-θ)的有限元(FE)方法,用于求解非线性时间分布阶双曲波动方程.时间方向由广义BDF2-θ近似进一步得到FE全离散格式.将具有高阶时间导数的模型转化为包括两个低阶方程的耦合系统.证明了格式的稳定性以及两个函数u和p的最优误差估计结果.最后,通过数值算例验证了格式的可行性和有效性. 展开更多
关键词 非线性时间分布阶双曲波动方程 有限元方法 广义BDF2⁃θ 稳定性 误差估计 数值模拟
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基于MIDAS软件的船闸上闸首结构三维非线性有限元分析
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作者 严思寒 《珠江水运》 2024年第24期114-116,共3页
本文针对某个需要改建的船闸工程,基于MIDASGTS-NX有限元软件,建立该船闸上闸首整体式结构的三维有限元模型,地基土采用非线性土体材料即修正摩尔-库伦本构模型,计算在不同工况下上闸首结构的受力情况,从而得出上闸首结构的位移及应力... 本文针对某个需要改建的船闸工程,基于MIDASGTS-NX有限元软件,建立该船闸上闸首整体式结构的三维有限元模型,地基土采用非线性土体材料即修正摩尔-库伦本构模型,计算在不同工况下上闸首结构的受力情况,从而得出上闸首结构的位移及应力分布规律,其内力结果在后续闸首结构优化设计和配筋计算时能够提供可靠的理论依据,为今后类似的船闸工程有限元计算方面提供一定的借鉴参考。 展开更多
关键词 闸首 三维有限元分析 非线性土体 修正摩尔—库伦模型 应力分析
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地铁交叉隧道近场强地震反应特性的三维精细化非线性有限元分析 被引量:37
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作者 陈磊 陈国兴 龙慧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3971-3976,3983,共7页
基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立地铁双层交叉隧道结构的三维精细化有限元分析模型,研究了近场强地震动作用下地铁双层交叉隧道的三维非线性地震反应特性,并与浅埋/深埋单层隧道的地震反应特性进行了比较,结果表明... 基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立地铁双层交叉隧道结构的三维精细化有限元分析模型,研究了近场强地震动作用下地铁双层交叉隧道的三维非线性地震反应特性,并与浅埋/深埋单层隧道的地震反应特性进行了比较,结果表明:双层隧道的相互作用效应对上、下层隧道顶、底部之间的相对水平位移差具有放大作用;对上、下层隧道的地震应力反应有减小作用;双层隧道上、下层左侧的地震应力反应大于右侧的地震应力反应,隧道拱肩和拱腰处的应力反应明显大于其他部位,拱肩为隧道结构的最危险部位;双层隧道下层顶、底部的峰值加速度反应大于上层顶、底部的峰值加速度反应;双层隧道相互作用效应对上、下层隧道地震反应的影响与双层隧道的交叉形式和基岩输入的近场强地震动特性有关。 展开更多
关键词 地铁交叉隧道 近场强地震动 三维精细化有限元 非线性地震反应特性
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改良片段弓技术压低下前牙过程中适宜加载力值的三维非线性有限元分析 被引量:7
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作者 陆史俊 倪晓宇 +2 位作者 黄优 王震东 王林 《医学研究生学报》 CAS 北大核心 2015年第1期74-78,共5页
目的改良式片段弓技术被用于压低前牙、打开咬合,取得了良好的矫治效果。为进一步研究其生物力学机制,本文建立了改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维非线性有限元模型,分析其生物力学特点及压低辅弓适宜的初始加载力值。方法结合前期研... 目的改良式片段弓技术被用于压低前牙、打开咬合,取得了良好的矫治效果。为进一步研究其生物力学机制,本文建立了改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维非线性有限元模型,分析其生物力学特点及压低辅弓适宜的初始加载力值。方法结合前期研究结果建立改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维有限元模型,将压低辅弓从0.2~0.6 N平均设置5个工况,通过分析不同工况下下颌牙列的运动趋势及应力分布情况,初步探讨压低辅弓适宜的初始打开角度和加载力值。结果在各工况的改良片段弓作用下,侧切牙和尖牙发生压入移动并伴少量唇倾;第一磨牙远中倾斜并伴有牙冠的近中颊向远中舌向旋转;随着各个工况下辅弓初始加载力值的增加,各牙的移动量也进一步增大;其余牙齿无明显移动。当压低辅弓的初始加载力值为0.5 N左右时,改良片段弓矫治技术能获得适宜的前牙压入移动。结论改良片段弓技术能压低前牙段,同时控制后牙段的伸长,有利于深覆牙合特别是高角、露龈笑或成年深覆牙合患者的矫治;其压低辅弓适宜的初始加载力值为0.5 N左右。 展开更多
关键词 改良片段弓 压低辅弓 前牙压低 三维非线性有限元分析
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超磁致伸缩执行器的三维非线性动态有限元模型 被引量:5
5
作者 赵章荣 邬义杰 +2 位作者 顾新建 徐君 葛荣杰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期203-208,共6页
超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态... 超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态有限元模型,考虑了超磁致伸缩执行器Terfenol-D棒质量、预压应力、偏置磁场、磁滞和涡流损失.使用Jile-Autherton磁化模型计算磁滞损失,在商业有限元软件FEMLAB中实现了有限元模型.模型仿真结果和实验结果相一致,验证了所建立模型的正确性. 展开更多
关键词 超磁致伸缩执行器 涡流 磁滞损失 三维非线性 动态有限元模型 FEMLAB
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水电站地下厂房岩锚吊车梁三维非线性有限元分析 被引量:30
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作者 杨静 何江达 王开云 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 2003年第2期31-35,共5页
应用三维非线性有限元方法,结合实际工程,研究地下厂房中下部分级开挖和吊车梁荷载两个因素对岩锚吊车梁及附近围岩局部变形、稳定性的作用与影响,比较了刚体力系平衡法与有限元法计算岩锚吊车梁锚杆的受力情况和两者之间的差异,分析了... 应用三维非线性有限元方法,结合实际工程,研究地下厂房中下部分级开挖和吊车梁荷载两个因素对岩锚吊车梁及附近围岩局部变形、稳定性的作用与影响,比较了刚体力系平衡法与有限元法计算岩锚吊车梁锚杆的受力情况和两者之间的差异,分析了吊车梁与洞壁接触面的稳定性,论证了三维非线性有限元方法用于研究水电站地下厂房岩锚吊车梁的合理性。 展开更多
关键词 地下厂房 岩锚吊车梁 锚杆 三维非线性有限元 刚体力系平衡法 受力情况 水电站
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江坪河高面板堆石坝三维非线性结构有限元分析 被引量:7
7
作者 朱岳明 贺金仁 +1 位作者 章恒全 欧红光 《水力发电》 北大核心 2003年第1期28-32,共5页
采用三维非线性有限单元法对江坪河面板堆石坝施工填筑期和水库蓄水运行期的应力变形进行模拟计算 ,研究引用不同的堆石料参数 (水布垭面板坝和天生桥一级电站面板坝材料参数 )和不同的接缝单元模型 ,分析不同时期产生的坝体应力和变形... 采用三维非线性有限单元法对江坪河面板堆石坝施工填筑期和水库蓄水运行期的应力变形进行模拟计算 ,研究引用不同的堆石料参数 (水布垭面板坝和天生桥一级电站面板坝材料参数 )和不同的接缝单元模型 ,分析不同时期产生的坝体应力和变形。且对江坪河面板坝与水布垭和天生桥面板坝的应力和变形特性做了对比分析 。 展开更多
关键词 三维非线性 有限元分析 模拟计算 单元模型 面板堆石坝 江坪河水电站
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基于流动坐标系的3维空间动力非线性有限元方法 被引量:10
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作者 王涛 刘德贵 胡安杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期14-23,37,共11页
为了考虑3维空间中柔性结构大幅振动的几何非线性振动效应,建立了基于流动坐标系(CR列式)的Newmark-β非线性有限元动力时程计算方法。在动力时程计算的每一个时间步中,考虑结构的几何非线性,考虑初始应力和重力的时变效应,通过平衡迭... 为了考虑3维空间中柔性结构大幅振动的几何非线性振动效应,建立了基于流动坐标系(CR列式)的Newmark-β非线性有限元动力时程计算方法。在动力时程计算的每一个时间步中,考虑结构的几何非线性,考虑初始应力和重力的时变效应,通过平衡迭代计算,得到有限元模型各个节点的位移、速度、加速度。开发了使用杆、梁单元的有限元计算程序,并提供了详细的计算方法与计算流程。设计了多个算例,计算得到了柔性结构在3维空间的非线性振动现象,依据非线性振动理论解释了现象的原理。通过算例与ANSYS的进行了对比,结果表明:算法与程序编制正确可靠,计算效率高,适用于柔性结构在3维空间中大幅度非线性振动的计算与研究。 展开更多
关键词 有限元方法 3维空间 流动坐标系 几何非线性 动力时程
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考虑K_0固结的软土基坑工程三维非线性有限元分析 被引量:5
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作者 陈林靖 戴自航 刘志伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3796-3804,共9页
为考虑基坑工程的空间效应,土体分别采用K0固结和正常固结试样固结不排水(CU)试验得到的Duncan-Chang非线性弹性模型和Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,运用ABAQUS软件按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建... 为考虑基坑工程的空间效应,土体分别采用K0固结和正常固结试样固结不排水(CU)试验得到的Duncan-Chang非线性弹性模型和Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,运用ABAQUS软件按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建立了福州市一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型,对基坑施工的各工况下整个体系的响应进行了数值模拟"目标试验",并与实测结果和二维数值模拟结果进行了比较,结果表明,采用K0固结试样CU试验参数的Duncan-Chang模型对该基坑进行的三维非线性数值模拟分析方法是较为可靠的,较之Mohr-Coulomb理想弹塑性模型和二维有限元分析,其结果的优势是明显的,是值得推崇和具有较好应用价值的方法。 展开更多
关键词 基坑 空间效应 K0固结 三维非线性有限元分析 DUNCAN-CHANG模型
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汽轮机叶片应力的三维非线性及叶根轮缘接触有限元分析 被引量:4
10
作者 谢永慧 王乐天 +1 位作者 袁奇 孟庆集 《汽轮机技术》 北大核心 1997年第5期262-266,共5页
针对叶片的具体结构形式提出了一种三维实体混合单元模型来分析叶片的整体应力,考虑到转动叶片的刚性变化,采用了非线性计算方法。为了获得细致的叶根轮缘应力分布,使用求解非线性问题的增量法分析了叶根轮缘接触应力场。从实际叶片... 针对叶片的具体结构形式提出了一种三维实体混合单元模型来分析叶片的整体应力,考虑到转动叶片的刚性变化,采用了非线性计算方法。为了获得细致的叶根轮缘应力分布,使用求解非线性问题的增量法分析了叶根轮缘接触应力场。从实际叶片算例可以看出,所提供的分析模型和计算方法可以精确直观地反映叶片的整体和局部应力情况,为工程中实际叶片的应力分析提供了强有力的工具。 展开更多
关键词 叶片 三维 非线性 应力 有限元分析 汽轮机
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钢筋混凝土结构的三维有限元非线性分析 被引量:7
11
作者 方自虎 孙璨 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期377-380,共4页
提出了一个简单的混凝土三维本构模型,结合两种钢筋分布模式编制了钢筋混凝土结构非线性分析的三维有限元程序,通过两个经典的算例对比分析,表明本文提出的混凝土本构模型能够有效地模拟结构的破坏荷载和破坏过程。
关键词 三维有限元 钢筋混凝土 非线性 本构关系
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交通荷载下沥青路面车辙三维非线性有限元分析 被引量:12
12
作者 董轶 彭妙娟 薛继盛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期98-103,121,共6页
建立了半刚性沥青路面和柔性沥青路面的三维有限元模型,采用非线性粘弹塑性理论分析了不同交通荷载对沥青路面车辙变形和切应力的影响,并考虑了刹车、路面纵坡对路面车辙的影响。结果表明:在相同荷载作用下,两种路面结构的车辙变形和切... 建立了半刚性沥青路面和柔性沥青路面的三维有限元模型,采用非线性粘弹塑性理论分析了不同交通荷载对沥青路面车辙变形和切应力的影响,并考虑了刹车、路面纵坡对路面车辙的影响。结果表明:在相同荷载作用下,两种路面结构的车辙变形和切应力分布随着路面深度呈非线性分布,但不同路面结构对交通荷载变化的敏感性存在较大的差异;不同的胎压、轮载以及刹车产生的水平力对路面车辙变形有着较大的影响。当胎压为1 050 kPa及轮载为62.5 kN时,路面产生的车辙都大于在标准荷载及标准胎压时路面产生的车辙;在坡度为1%~6%时,路面纵坡对沥青路面车辙深度的影响不明显;在坡道上行车(特别是下行)时刹车是路面车辙过大的主要原因。 展开更多
关键词 沥青路面 车辙 交通荷载 粘弹塑性理论 三维非线性有限元
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六面体有限覆盖的三维数值流形方法的非线性分析 被引量:5
13
作者 周小义 邓安福 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2276-2282,共7页
对三维问题的分析是数值流形方法发展的必然,在数值流形方法覆盖位移函数的基础上构造了一种六面体有限覆盖的三维流形单元,推导了相应的应变矩阵、刚度矩阵及平衡方程等表达式。同时,由于目前数值流形方法的模拟分析主要是采用线弹性模... 对三维问题的分析是数值流形方法发展的必然,在数值流形方法覆盖位移函数的基础上构造了一种六面体有限覆盖的三维流形单元,推导了相应的应变矩阵、刚度矩阵及平衡方程等表达式。同时,由于目前数值流形方法的模拟分析主要是采用线弹性模型,而对于非线性模型分析研究很少;根据数值流形方法的特点和岩土体的本构模型,给出了适用于数值流形方法进行非线性分析的算法。该方法利用中点增量法进行求解,以改变E-μ模型和K-G模型中弹性模量的方式来反映非线性,其实质是用分段线性来取代非线性。通过地基沉降计算算例表明,数值流形方法在三维岩土体中进行非线性分析中是有效的。 展开更多
关键词 数值流形方法 三维问题 六面体 非线性分析
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复杂地基上砼拱坝三维非线性有限元稳定分析 被引量:7
14
作者 马连军 种秀灵 梁慧兰 《水电能源科学》 北大核心 2010年第4期75-77,共3页
针对目前拱坝实际工程设计及坝肩稳定分析常采用传统的刚体极限平衡法存在的缺陷,基于材料弹塑性理论,采用三维非线性有限元法分析了坝体与坝肩岩体抗滑稳定性,通过实例计算分析并分别以荷载突变与材料强度逐渐降低两种方式评价了坝肩... 针对目前拱坝实际工程设计及坝肩稳定分析常采用传统的刚体极限平衡法存在的缺陷,基于材料弹塑性理论,采用三维非线性有限元法分析了坝体与坝肩岩体抗滑稳定性,通过实例计算分析并分别以荷载突变与材料强度逐渐降低两种方式评价了坝肩岩体抗滑安全稳定性。结果表明,该法有效、真实,能充分反映大坝与坝基岩体的共同作用效应,可供拱坝设计、优化和施工等参考。 展开更多
关键词 三维非线性有限元 拱坝坝肩岩体 应力和位移 抗滑稳定安全系数 本构关系
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一类非线性对流扩散方程两重网格特征有限元方法及误差估计 被引量:3
15
作者 陈传军 赵鑫 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2014年第3期643-654,共12页
主要研究了一类非线性对流扩散方程的全离散特征有限元方法的两重网格算法及其误差估计.首先在网格步长为H的粗网格上计算一个较小的非线性问题,然后利用一阶牛顿迭代和粗网格解将网格步长为h的细网格上的非线性问题转化为线性问题求解... 主要研究了一类非线性对流扩散方程的全离散特征有限元方法的两重网格算法及其误差估计.首先在网格步长为H的粗网格上计算一个较小的非线性问题,然后利用一阶牛顿迭代和粗网格解将网格步长为h的细网格上的非线性问题转化为线性问题求解.由于非线性问题的求解仅在粗网格上进行,该两重网格算法可以节省大量的计算工作量,同时具有较高的精度,证明了该两重网格算法L^2模先验误差估计结果为O(△t+h^2+H^(4-d/2)),其中d为空间维数. 展开更多
关键词 两重网格 有限元方法 非线性 误差估计
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混凝土面板堆石坝三维非线性有限元应力变形分析 被引量:4
16
作者 潘家军 费胜 《水电能源科学》 2007年第2期39-41,86,共4页
基于通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序二次开发实现Ducan-chang双曲线模型,对某混凝土面板堆石坝(CFRD)的填筑与蓄水过程三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和混凝土面板的应力与变形、混凝土面板的垂直缝和周边缝沉陷、剪切和... 基于通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序二次开发实现Ducan-chang双曲线模型,对某混凝土面板堆石坝(CFRD)的填筑与蓄水过程三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和混凝土面板的应力与变形、混凝土面板的垂直缝和周边缝沉陷、剪切和张开变形等结果,对工程坝体断面优化分区、接缝止水设计提供了参考依据。 展开更多
关键词 混凝土面板堆石坝 应力应变分析 双曲线模型 三维非线性有限元
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载重子午线轮胎三维非线性有限元分析 被引量:4
17
作者 闫相桥 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期106-108,共3页
建立了一个轮胎结构有限元分析模型 ,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。结果表明 ,该模型有效可靠。
关键词 子午线轮胎 有限元分析 非线性 接触约束 三维问题
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锦屏高拱坝三维非线性有限元稳定分析 被引量:2
18
作者 陈秀铜 李璐 《人民长江》 北大核心 2008年第8期41-44,共4页
高拱坝坝肩的稳定性是拱坝结构安全运行的基础,锦屏高拱坝坝址区左右坝肩存在几条规模较大的断层、深部节理裂隙、层间挤压错动带、低波速带、岩体风化、卸荷等不良地质结构,因此,坝肩稳定性成为锦屏高拱坝设计中的重大技术问题。运用... 高拱坝坝肩的稳定性是拱坝结构安全运行的基础,锦屏高拱坝坝址区左右坝肩存在几条规模较大的断层、深部节理裂隙、层间挤压错动带、低波速带、岩体风化、卸荷等不良地质结构,因此,坝肩稳定性成为锦屏高拱坝设计中的重大技术问题。运用三维非线性有限元分析方法,对锦屏高拱坝坝肩加固处理前后的稳定性进行了分析对比研究,揭示了边坡失稳的可能形式、部位及规模,并据此对边坡的稳定性进行分析与评价。计算结果表明,锦屏高拱坝加固处理是合理的,满足大坝的稳定要求。 展开更多
关键词 水工结构 稳定分析 三维非线性有限元 双曲拱坝 锦屏水电站
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非线性对流扩散问题的hp-局部间断Galerkin有限元方法 被引量:4
19
作者 由同顺 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期894-906,共13页
本文讨论了非线性对流扩散方程的hp-局部间断Galerkin有限元方法,得到了关于网格尺寸h是最优以及关于逼近次数p是次优的hp-误差估计.本文给出了数值算例,数值结果表明,LDG方法比SIPG或NIPG方法更精确且LDG方法对于罚值不敏感,而SIPG及N... 本文讨论了非线性对流扩散方程的hp-局部间断Galerkin有限元方法,得到了关于网格尺寸h是最优以及关于逼近次数p是次优的hp-误差估计.本文给出了数值算例,数值结果表明,LDG方法比SIPG或NIPG方法更精确且LDG方法对于罚值不敏感,而SIPG及NIPG方法对于罚值敏感. 展开更多
关键词 hp-有限元 局部间断Galerkin方法 非线性对流扩散方程 hp-误差估计
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新三义寨引黄灌区流槽三维非线性有限元分析 被引量:3
20
作者 李宗坤 袁群 +4 位作者 郑晶星 王伟 曹宏亮 司马军 职轶 《人民黄河》 CAS 北大核心 2003年第4期42-43,共2页
对新三义寨引黄南线大型薄壁钢筋混凝土流槽结构建立了合理的有限元模型,编制了前后处理程序,并采用ANSYS通用有限元程序对其结构进行三维非线性分析。计算结果与现场实验结果较吻合,为工程设计和流槽结构优化提供了依据。
关键词 新三义寨引黄灌区 流槽 有限元 钢筋混凝土 三维非线性
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