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大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法 被引量:1
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作者 梁诗洋 侯文崎 +3 位作者 高芸 国巍 林泓志 黄通 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2635-2649,共15页
岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基... 岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。 展开更多
关键词 局部多尺度 梁-柱节点 贯通方式 大跨无柱结构 网格细度 边界条件
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广义节点有限元法 被引量:21
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作者 栾茂田 田荣 杨庆 《计算力学学报》 CAS CSCD 2000年第2期192-200,共9页
应用流形方法思想 ,通过引入广义节点的概念 ,对传统有限元方法进行改进 ,建立了可具有任意高阶多项式插值函数的广义节点有限元方法。计算结果表明 ,广义节点有限元方法较之传统有限元方法有较高的精度。
关键词 流形 广义节点有限元法 有限元法
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三维有限元法在局部穿管直埋电缆温度场和载流量计算中的应用 被引量:34
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作者 梁永春 王巧玲 +3 位作者 闫彩红 赵静 李彦明 王金源 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2911-2917,共7页
保护管改变了局部穿管直埋电缆的温度场分布,且保护管部分往往是全线最热点,影响了电缆的载流量。保护管内壁和电缆外壁间包含了1个空气层,空气层内的传热是自然对流、热传导和电缆外表面和保护管内壁间热辐射的多种传热方式的耦合过程... 保护管改变了局部穿管直埋电缆的温度场分布,且保护管部分往往是全线最热点,影响了电缆的载流量。保护管内壁和电缆外壁间包含了1个空气层,空气层内的传热是自然对流、热传导和电缆外表面和保护管内壁间热辐射的多种传热方式的耦合过程,且保护管外和电缆本体又属于固体传热,因此,局部穿管线路的散热是1个流固耦合的过程。为此,电缆本体和保护管外土壤可用热传导方程描述,保护管内空气层的传热需要求解流体的动量方程、能量方程和连续性方程,流体和固体间可以通过边界条件连续性利用迭代法求解。采用三维有限元和涡量-流函数耦合求解了上述流固耦合散热过程,从而求得局部穿管直埋电缆的温度场分布,找出其中的最热点,并利用迭代的方法计算出电缆的载流量。计算实例表明,局部穿管电缆的载流量比全程直埋电缆的载流量要低。 展开更多
关键词 局部穿管 电缆群 共轭温度场 涡量-流函数 有限元法(FEM) 载流量
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虚拟节点有限元法解析滴灌支管水力学计算 被引量:7
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作者 张志新 王建东 +1 位作者 李鑫 赵月芬 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期99-102,共4页
滴灌支管和毛管组成的支管单元的水力学计算是滴灌管网水力学设计的关键环节。运用虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法解析支管单元的水力学计算,可以计算出支管和每根毛管的水头损失,同时显著减少计算量,研究结果为包含... 滴灌支管和毛管组成的支管单元的水力学计算是滴灌管网水力学设计的关键环节。运用虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法解析支管单元的水力学计算,可以计算出支管和每根毛管的水头损失,同时显著减少计算量,研究结果为包含几十万乃至上百万个滴头的滴灌系统水力学设计提供了新的方法。 展开更多
关键词 滴灌 支管单元 有限元法 虚拟节点 水力学解析
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基于时域有限元法的电缆局部放电分析 被引量:6
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作者 宫瑞磊 燕飞 +1 位作者 刘凤华 毛爱民 《绝缘材料》 CAS 2005年第3期41-43,共3页
建立了110kVXLPE电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元方法分析了其放电现象。研究表明在高压电缆生产中,铝护套的外径较大时,铝护套和绝缘外屏蔽、阻水带之间有一定的间隙,会造成高压XLPE电缆的铝护套气隙中的放电,这严重... 建立了110kVXLPE电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元方法分析了其放电现象。研究表明在高压电缆生产中,铝护套的外径较大时,铝护套和绝缘外屏蔽、阻水带之间有一定的间隙,会造成高压XLPE电缆的铝护套气隙中的放电,这严重影响了电缆的性能指标和使用性能。 展开更多
关键词 XLPE电缆 皱纹铝护套 局部放电 时域有限元法
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用局部间断伽辽金有限元法分析渗流场 被引量:2
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作者 何朝葵 速宝玉 +1 位作者 盛金昌 詹美礼 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第2期21-23,共3页
把局部间断伽辽金有限元法(LDG)运用到渗流分析中,编制了LDG法渗流分析的计算程序,运用该程序对均质或非均质渗流场分布进行分析,把所得结果与解析解或一般有限元法所得结果进行比较,证明LDG法在渗流分析中是十分有效的。
关键词 间断有限元法 局部间断伽辽金有限元法 渗流
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饱和多孔介质中的混合有限元法和有限应变下应变局部化分析 被引量:7
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作者 李锡夔 刘泽佳 严颖 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期668-676,共9页
对基于Biot理论的饱和多孔介质中动力-渗流耦合分析提出了一个耦合场混合元.固相位移,应变和有效应力以及流相压力、压力梯度和Darcy速度在单元内均处理为独立变量分别插值.基于胡海昌-Washizu三变量广义变分原理给出的饱和多孔介质动力... 对基于Biot理论的饱和多孔介质中动力-渗流耦合分析提出了一个耦合场混合元.固相位移,应变和有效应力以及流相压力、压力梯度和Darcy速度在单元内均处理为独立变量分别插值.基于胡海昌-Washizu三变量广义变分原理给出的饱和多孔介质动力-渗流耦合问题控制方程的单元弱形式,导出了单元公式.进一步导出了考虑压力相关非关联塑性的非线性单元公式和发展了相应的一致性算法.对几何非线性分析,采用了共旋公式途径.数值结果例题显示所发展耦合场混合元模拟大应变下由应变软化引起以应变局部化为特征的渐进破坏现象的性能. 展开更多
关键词 饱和多孔介质 混合有限元法 渗流耦合 耦合场 广义变分原理 公式 控制方程 应变局部 有效应力 应变软化
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等参局部平均随机场和Neumann随机有限元法 被引量:10
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作者 陈虬 戴志敏 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1991年第4期397-402,共6页
本文提出了二维连续平稳随机场的一种新的表述方法—等参局部平均随机场模型,并将它引入Neumann随机有限元法。算例表明,本文的方法是有效的且能提高精度和计算效率。
关键词 随机场 等参局部平均 随机有限元法
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局部隐式有限元法 被引量:2
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作者 依凤鸣 吴遇春 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第2期47-50,共4页
局部隐式有限元法是在一般有限元法的基础上,兼容了TVD差分格式和有限体积法的某些特点,形成的一种新型算法。本文针对Burgers方程推导出了局部隐式有限元法并进行了稳定性分析。认为局部隐式有限元法是一种绝对稳定的方法... 局部隐式有限元法是在一般有限元法的基础上,兼容了TVD差分格式和有限体积法的某些特点,形成的一种新型算法。本文针对Burgers方程推导出了局部隐式有限元法并进行了稳定性分析。认为局部隐式有限元法是一种绝对稳定的方法,且具有快速收敛的性质,是求解非线性偏微分方程的一种有效的数值算法。 展开更多
关键词 局部隐式 有限元法 稳定性 TVD差分格式
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扩展有限元法节点加强类型的确定
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作者 余天堂 龚志伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3284-3290,共7页
扩展有限元法的网格剖分不需要考虑裂纹的位置,但计算时需根据计算网格和裂纹位置关系确定加强节点和加强类型。一般根据加强单元类型确定加强节点和加强类型。确定加强单元类型,不仅要考虑裂纹位置,还要考虑单元形状。指出现有文献中... 扩展有限元法的网格剖分不需要考虑裂纹的位置,但计算时需根据计算网格和裂纹位置关系确定加强节点和加强类型。一般根据加强单元类型确定加强节点和加强类型。确定加强单元类型,不仅要考虑裂纹位置,还要考虑单元形状。指出现有文献中只考虑裂纹位置根据节点水平集值判别加强单元类型的不足,提出相应的改进方法。对于复杂形状裂纹,采用水平集法确定加强单元类型并不方便;给出了一种确定加强单元类型、加强节点和加强类型的有效方法,即根据裂纹与单元边界交点数和裂纹拐点位置确定加强单元类型,然后根据加强单元类型确定加强节点及加强类型;给出了该方法详细的执行过程。算例分析表明了本文方法的正确性。 展开更多
关键词 扩展有限元法 裂纹 水平集法 加强单元类型 加强节点 节点加强类型
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基于节点坐标变量的桁架大位移非线性有限元法
11
作者 刘树堂 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2014年第2期138-142,共5页
为求解桁架大位移问题,提出了一种基于节点坐标变量的非线性有限元法——以杆端节点坐标向量为显函变量写出单元杆端力向量表达式,由单元杆端力向量装配结构非线性平衡方程。求解时,首先根据矩阵微分理论求出单元杆端力向量关于杆端节... 为求解桁架大位移问题,提出了一种基于节点坐标变量的非线性有限元法——以杆端节点坐标向量为显函变量写出单元杆端力向量表达式,由单元杆端力向量装配结构非线性平衡方程。求解时,首先根据矩阵微分理论求出单元杆端力向量关于杆端节点坐标向量的导数矩阵,由该导数矩阵装配结构非线性微分平衡方程;然后按照Newton切线法原理建立等效线性逼近方程,引入边界约束条件得到结构节点坐标的迭代公式。研究结果表明:该方法稳定性好、精度高、收敛速度快且简单易用,为求解桁架大位移问题提供了一种有效方法。 展开更多
关键词 非线性分析 Newton切线法 大位移 有限元法 平面扁桁架 节点
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修正特征线有限元法的局部逐点误差估计
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作者 岳兴业 《数学年刊(A辑)》 CSCD 北大核心 2002年第1期79-86,共8页
本文考虑抛物型对流占优的扩散问题的集中质量特征有限元方法,给出了与小粘性参数无关的局部逐点误差估计,即此格式在边界层外关于小粘性一致收敛.
关键词 特征有限元法 局部估计 抛物型对流占优 扩散问题 数值稳定性
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轴流式叶轮机S_2流面半反命题不可压流动的局部线性化有限元法
13
作者 吕文朝 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期409-415,共7页
为探索局部线性化的有限元法在轴流式叶轮机S2流面半反命题不可压气动流场中的应用,使用八节点曲四边形等参元,通过通常的变分有限元法,计算了轴流式叶轮机S2流面半反命题的气动流场,同样,使用局部线性化有限元法也计算了该流场.两种计... 为探索局部线性化的有限元法在轴流式叶轮机S2流面半反命题不可压气动流场中的应用,使用八节点曲四边形等参元,通过通常的变分有限元法,计算了轴流式叶轮机S2流面半反命题的气动流场,同样,使用局部线性化有限元法也计算了该流场.两种计算结果一致,并且和实验结果符合较好,但后者的计算时间明显减少,储存量有所增加,计算过程的收敛性是好的. 展开更多
关键词 局部线性化 变分有限元法 半反命题 S2 流面 轴流式叶轮机
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应变局部化分析的嵌入强间断多尺度有限元法 被引量:6
14
作者 卢梦凯 张洪武 郑勇刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期649-658,共10页
固体材料的应变局部化行为是导致结构破坏失效的重要因素之一,开展相关数值模拟分析对于结构安全性评估具有重要意义.然而由于材料的非均质和多尺度特性,采用传统数值方法进行求解时通常需要从最小特征尺度离散求解的结构,这将大幅度增... 固体材料的应变局部化行为是导致结构破坏失效的重要因素之一,开展相关数值模拟分析对于结构安全性评估具有重要意义.然而由于材料的非均质和多尺度特性,采用传统数值方法进行求解时通常需要从最小特征尺度离散求解的结构,这将大幅度增加计算规模和成本.针对这一问题,本文提出了一种基于嵌入强间断模型的多尺度有限元方法.该方法从粗细两个尺度离散求解模型,首先在细尺度单元上引入嵌入强间断模型来描述单元间断特性,所附加的跳跃位移自由度则通过凝聚技术进行消除,从而保持细尺度单元刚度阵维度不变.其次,提出了一种增强多节点粗单元技术,其可根据局部化带与粗单元边界相交情况自适应动态地增加粗节点,新构造的增强数值基函数可以捕捉细尺度间断特性,完成物理信息从细单元到粗单元的准确传递以及宏观响应的快速分析;再次,在细尺度解的计算中,将细尺度解分解为降尺度解与单胞局部摄动解,从而消除弹塑性分析时单胞内部的不平衡力.最后,通过两个典型算例分析,并与完全采用细单元的嵌入有限元结果进行对比,验证了所提出算法的正确性与有效性. 展开更多
关键词 多尺度有限元法 嵌入强间断模型 应变局部 增强粗单元 弹塑性分析
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基于p型有限元法的平面钢闸门局部屈曲系数计算 被引量:2
15
作者 陈峻 张建铭 《水电能源科学》 北大核心 2020年第12期173-175,共3页
为探讨p型有限元法在水工平面钢闸门局部屈曲特性分析中的适用性,考虑了长圆形排水孔及主梁腹板不同尺寸的影响,在一定的单元数下选择使用shell单元,通过提升插值多项式阶数p的方式计算得到收敛的屈曲载荷和局部屈曲系数,并与通过传统... 为探讨p型有限元法在水工平面钢闸门局部屈曲特性分析中的适用性,考虑了长圆形排水孔及主梁腹板不同尺寸的影响,在一定的单元数下选择使用shell单元,通过提升插值多项式阶数p的方式计算得到收敛的屈曲载荷和局部屈曲系数,并与通过传统有限元法等方法得到的结果进行对比。结果表明,p型有限元法在满足一定精度的前提下具有前处理少、网格划分少、收敛速度快的优点,在闸门局部屈曲特性分析中应用具有可行性。 展开更多
关键词 平面钢闸门 p型有限元法 局部屈曲 主梁腹板 屈曲系数
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变Courant数在局部隐式有限元法中的应用
16
作者 吴遇春 周瑞萍 冯国泰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期122-124,共3页
本文局部隐式有限元法是流场数值模拟的一种新的数值计算方法,这种数值计算方法受到初场、边界条件、几何形状等的影响,使稳定性下降。采用一种变Courant数方法,使局部隐式有限元法在提高收敛速度的同时增强了稳定性。这种应用于局部隐... 本文局部隐式有限元法是流场数值模拟的一种新的数值计算方法,这种数值计算方法受到初场、边界条件、几何形状等的影响,使稳定性下降。采用一种变Courant数方法,使局部隐式有限元法在提高收敛速度的同时增强了稳定性。这种应用于局部隐式有限元法的变Courant数方法在计算的过程中在保证稳定的同时不断加大Courant数来加快收敛,经应用效果明显。 展开更多
关键词 Courant数 局部隐式 有限元法 数值模拟
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局部隐式有限元法的 TVD 性质分析
17
作者 吴遇春 周学冬 冯国泰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期62-64,共3页
局部隐式有限元法是一种新的数值算法,本文对模型方程,对流-扩散方程推导了局部隐式有限元算法。在此基础上进行了TVD性质分析,及间断问题的数值实验,表明该方法确实具有TVD性质。
关键词 局部隐式 有限元法 TVD 数值模拟 叶轮机械
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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
18
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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基于非线性有限元法的膜结构找形研究 被引量:3
19
作者 高柏峰 崔振山 +1 位作者 黄健 邓荣俊 《燕山大学学报》 CAS 2002年第4期331-334,共4页
对基于非线性有限元法的两种膜结构找形方法(支座移动法和节点平衡法)进行了分析,在此基础上提出了节点定向移动法。通过计算实例表明,该方法具有更快的收敛速度和更高的计算精度,是一种实用的找形分析方法。
关键词 膜结构 找形分析 非线性有限元法 节点定向移动法 建筑结构
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模拟三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法 被引量:5
20
作者 王振 余天堂 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2702-2708,共7页
扩展有限元法模拟裂纹时独立于网格,因此该方法是目前求解裂纹问题最有效的数值方法。为了在计算代价不大的情况,实现大型结构分析中考虑小裂纹或提高裂纹附近精度,在裂纹附近一般采用小尺度单元,其他区域采用大尺度单元。提出了分析三... 扩展有限元法模拟裂纹时独立于网格,因此该方法是目前求解裂纹问题最有效的数值方法。为了在计算代价不大的情况,实现大型结构分析中考虑小裂纹或提高裂纹附近精度,在裂纹附近一般采用小尺度单元,其他区域采用大尺度单元。提出了分析三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法,在需要的地方采用小尺度单元。基于点插值构造了六面体任意节点单元。所有尺度单元都采用8节点六面体单元,这样六面体任意节点单元可方便有效地连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。边裂纹和中心圆裂纹算例分析结果表明,该方法是正确和有效的。 展开更多
关键词 扩展有限元法 三维裂纹 六面体任意节点单元 多尺度 互作用积分法 应力强度因子
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