工程中的高梯度问题及Bezier耦合单元建模 被引量：1

1

作者 曾攀 石刚 孔劲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期6-11,共6页

高梯度是工程中关键的特征之一 ,本文讨论和研究描述高梯度问题的函数逼近 ,包括 :多项式函数逼近、复合函数逼近、Bezier函数逼近。基于Bezier函数描述 ,构建了一维Bezier耦合单元、六节点三角形耦合单元、八节点矩形耦合单元 ,这些单... 高梯度是工程中关键的特征之一 ,本文讨论和研究描述高梯度问题的函数逼近 ,包括 :多项式函数逼近、复合函数逼近、Bezier函数逼近。基于Bezier函数描述 ,构建了一维Bezier耦合单元、六节点三角形耦合单元、八节点矩形耦合单元 ,这些单元都具有较好的高梯度描述能力 。 展开更多

关键词 高梯度问题 函数逼近 bezier函数 bezier耦合单元 建模技术 材料加工 力学分析

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热环境下功能梯度梁力学特性分析

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作者 徐华栋 沈俊 +4 位作者 李锋 孙云厚 梅勇 赵雨 黄李杰 《动力学与控制学报》 2024年第9期45-54,共10页

为探究轴向功能梯度梁在热环境下部分力学特性,利用Gauss-Lobatoo节点与Chebyshev多项式建立功能梯度梁的轴向变形场,通过Chebyshev谱方法和Lagrange方程推导其轴向变形场在热环境下的离散控制方程,结合投影矩阵法对模型施加边界条件,... 为探究轴向功能梯度梁在热环境下部分力学特性,利用Gauss-Lobatoo节点与Chebyshev多项式建立功能梯度梁的轴向变形场,通过Chebyshev谱方法和Lagrange方程推导其轴向变形场在热环境下的离散控制方程,结合投影矩阵法对模型施加边界条件,并利用均匀Timoshenko材料的对比结果进行辅助验证,分析得到系统固有频率在不同温度场、材料梯度指数、固支条件的变化情况,同时研究了结构的热屈曲温度.结果表明:在相同条件下,系统的各阶固有频率随着温度的升高呈下降趋势,且一阶频率的减小幅度最大.四阶固有频率减小幅度最小;悬臂梁的固有频率变化趋势与材料软化趋势相同,且三阶频率减小幅度较一二阶频率更明显;通过调节材料梯度指数可以优化结构的各阶固有频率;随着材料梯度指数的增大,材料的热屈曲温度不断提高,但对于不同的功能梯度材料,表现出不同的热屈曲温度变化趋势.本文研究可为功能梯度材料的研究与工程应用提供支撑. 展开更多

关键词 动力学特性 模型离散 功能梯度材料 热环境 有限元

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配钢管高强混凝土芯柱的异强组合短柱轴压性能 被引量：5

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作者 计静 汪洋 +5 位作者 陈晓坤 姜良芹 张文福 张云峰 袁朝庆 刘迎春 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2017年第5期107-116,共10页

以套箍指标、钢管内外混凝土强度等级、钢管外围混凝土配箍率、组合柱纵筋总配筋率和组合柱截面含钢管混凝土率为主要参数,设计36根配钢管高强混凝土芯柱的异强组合短柱(SGCC)构件;借助ABAQUS有限元软件,选取合理的材料非线性本构模型... 以套箍指标、钢管内外混凝土强度等级、钢管外围混凝土配箍率、组合柱纵筋总配筋率和组合柱截面含钢管混凝土率为主要参数,设计36根配钢管高强混凝土芯柱的异强组合短柱(SGCC)构件;借助ABAQUS有限元软件,选取合理的材料非线性本构模型及网格尺寸,建立18根试验试件的有限元模型并分析轴压性能,比较有限元数值解与试验数据;提取36根组合短柱应力—变形云图和轴力—应变全过程曲线,考察轴压承载力、弹性阶段刚度和延性等参数的变化规律;根据有限元数值解,引入轴压承载力折减因数,基于叠合原理建立SGCC轴压承载力简化计算公式。结果表明:SGCC钢管高强混凝土套箍指标、钢管外围混凝土配箍率和组合柱截面含钢管混凝土率对组合柱轴压承载力和延性影响显著。该结果为SGCC框架体系的工程应用提供指导。 展开更多

关键词 钢管高强混凝土芯柱 异强组合柱 本构模型 轴压性能 承载力 有限元

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基于Kriging模型的重力坝结构优化 被引量：2

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作者 王永强 马孝义 +1 位作者 李青峰 柳烨 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第12期138-142,共5页

为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优... 为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优化目标对坝体进行优化。在此基础上,应用功能梯度材料思想对最优断面材料分区,使坝体关键部位应力分布更加合理。研究结果表明:(1)Kriging模型的计算精度满足工程设计要求,基于Kriging模型的优化算法较原算法大幅度缩短优化时间;(2)优化后坝体断面面积减小14.02%;(3)坝踵处采用弹性模量为14 GPa混凝土,坝趾处采用弹性模量为25.5 GPa混凝土且弹性模量梯度不大于11.5 GPa,有利于坝体应力分布,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 重力坝 有限元 KRIGING模型 遗传算法 功能梯度材料

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基于分层有限元的功能梯度混凝土梁热弹性分析 被引量：1

5

作者 刘强 张慧华 +1 位作者 韩尚宇 毛晓敏 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第4期16-22,共7页

功能梯度混凝土材料(Functionally Graded Concrete Materials,简称FGCs)是一种材料组分和性质在空间上呈梯度连续变化的新型复合材料。本文采用分层模型的思想并借助有限元软件ANSYS建立了FGC梁的有限元模型,通过一个典型算例验证了模... 功能梯度混凝土材料(Functionally Graded Concrete Materials,简称FGCs)是一种材料组分和性质在空间上呈梯度连续变化的新型复合材料。本文采用分层模型的思想并借助有限元软件ANSYS建立了FGC梁的有限元模型,通过一个典型算例验证了模型的可行性和计算精度,结果发现本文解与参考解具有很高的吻合度。在此基础上对FGC梁的热弹性问题进行了分析,得到了梯度形式和梯度参数等对梁热应力的影响规律,研究结果可为FGC梁的组分设计提供一定的参考。 展开更多

关键词 功能梯度混凝土材料 分层有限元模型 热弹性 梯度形式 梯度参数

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高阶自适应有限元三维直流电阻率正演方法及其在沁水盆地煤气层压裂监测中的应用 被引量：7

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作者 赵宁 黄明卫 +2 位作者 申亚行 陶德强 秦策 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期209-216,I0016,共9页

自适应有限元解的精度主要受单元大小和形函数阶数的影响,为了得到高精度的有限元解,需要将网格自适应加密到足够的密度或者在网格中应用较高阶数的形函数,但这会大大增加计算时间,同时消耗大量计算资源。为提高有限元解的精度并节约计... 自适应有限元解的精度主要受单元大小和形函数阶数的影响,为了得到高精度的有限元解,需要将网格自适应加密到足够的密度或者在网格中应用较高阶数的形函数,但这会大大增加计算时间,同时消耗大量计算资源。为提高有限元解的精度并节约计算资源,应用h型自适应加密算法并结合高阶形函数实现了三维直流电阻率模型的正演。在程序实现过程中,通过一维多项式的张量积生成三维空间中任意阶数的形函数,应用Kelly后验误差估计指导网格自适应加密。数值算例表明,形函数阶数p=3时,算法具有较高的精度,并且比p=1、2时有限元解的收敛更快,即实现了用最少的自由度个数得到最精确的有限元解。最后通过对沁水盆地南部某煤气层压裂监测区的三维合成数据模型进行直流电阻率模拟,验证了程序的有效性。 展开更多

关键词 直流电阻率法 有限元正演 高阶形函数 自适应

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基于高速铁路换乘服务网络的随机用户均衡模型

7

作者 刘帆洨 彭其渊 +1 位作者 鲁工圆 张斌 《铁道运输与经济》 北大核心 2018年第8期81-87,共7页

高速铁路网络条件下,结合高速铁路旅客出行需求、客流结构和不同出行模式,将客流合理分配到高速铁路列车流,对提升列车能力利用率、提高换乘旅客出行的便利性和服务水平具有重要意义。构造高速铁路换乘服务网络,根据换乘服务网络特征,... 高速铁路网络条件下,结合高速铁路旅客出行需求、客流结构和不同出行模式,将客流合理分配到高速铁路列车流,对提升列车能力利用率、提高换乘旅客出行的便利性和服务水平具有重要意义。构造高速铁路换乘服务网络,根据换乘服务网络特征,得到网络各类型弧段的阻抗函数,在此基础上提出基于高速铁路换乘服务网络的随机用户均衡模型,利用梯度投影算法对模型求解。算例通过与未考虑换乘条件的方法比较,结果表明该模型可以在一定程度上提升列车区间平均上座率。 展开更多

关键词 高速铁路 换乘服务网络 随机用户均衡模型 客流分配 阻抗函数 梯度投影算法

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基于谱元法的三维高精度全波形反演及其在煤矿巷道的模拟实验研究 被引量：2

8

作者 黄永安 梁旭 +5 位作者 马越 刘超 陈真 李志勇 潘文勇 孙瑞雪 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第12期133-138,共6页

为解决复杂地质条件下的煤层探测问题,开展了针对采煤工作面的巷道三维弹性波全波形反演技术研究。首先,基于GPU/CPU并行异构算法实现谱元法高效、高精度正演模拟;其次,通过正演波场和伴随波场的互相关计算模型参数的梯度,应用拟牛顿L-B... 为解决复杂地质条件下的煤层探测问题,开展了针对采煤工作面的巷道三维弹性波全波形反演技术研究。首先,基于GPU/CPU并行异构算法实现谱元法高效、高精度正演模拟;其次,通过正演波场和伴随波场的互相关计算模型参数的梯度,应用拟牛顿L-BFGS二阶最优化算法和线性搜索算法迭代更新模型参数,构建高分辨率地下三维弹性速度结构模型。主要针对煤层特征,创新性地构建多目标函数(如旅行时和包络目标函数)和多波(如直达体波和槽波)联合反演策略,理论上降低了反演的多解性和非线性。最后,通过设计不同的三维煤矿巷道地质模型,使用提出的算法与技术反演得到高分辨率的三维速度模型,验证了本次研究可以对煤矿工作面内的陷落柱和起伏煤岩界面识别,说明了理论算法和技术的有效性。 展开更多

关键词 全波形反演 谱元法 高精度 三维弹性模拟 多目标函数 煤矿巷道

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柱板式空心墩温度效应分析研究 被引量：1

9

作者 王为 《世界桥梁》 北大核心 2014年第3期53-59,共7页

为了解柱板式空心高墩在日照升温和寒潮降温作用下温度场及温度效应的分布情况,以某铁路预应力混凝土连续刚构桥的柱板式空心高墩为背景,实测柱板式高墩各测试截面在日照升温和寒潮降温作用下沿壁厚方向温度分布,通过有限元分析,得到柱... 为了解柱板式空心高墩在日照升温和寒潮降温作用下温度场及温度效应的分布情况,以某铁路预应力混凝土连续刚构桥的柱板式空心高墩为背景,实测柱板式高墩各测试截面在日照升温和寒潮降温作用下沿壁厚方向温度分布,通过有限元分析,得到柱板式空心墩在日照升温和寒潮降温作用下温度效应。利用数值回归分析法,得到柱板式空心墩墩壁温差梯度拟合函数,以及温度荷载加载计算的简化模式。研究结果显示,外界气温变化对柱板式空心墩板的影响深度只有60cm左右,且沿混凝土板厚度方向温度呈非线性变化;日照升温作用下在柱和板过渡段折角处出现较大的拉应力和压应力,寒潮降温作用下,在柱和板过渡段的折角处出现较大的拉应力;温度梯度在柱板式空心墩的板厚方向是按照指数函数形式分布,简化后可采用折线温度荷载模式。 展开更多

关键词 桥墩 柱板式 空心墩 高墩 温度荷载模式 温度梯度 有限元法

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功能梯度混凝土梁热断裂问题的分层有限元法研究

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作者 刘强 毛晓敏 +1 位作者 张慧华 纪晓磊 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第1期61-70,60,共11页

功能梯度混凝土(Functionally Graded Concrete,简称FGC)属新型复合建筑材料,其组分和性质在空间上呈梯度连续变化。本文基于ANSYS有限元软件和分层模型开展FGC梁的稳态热断裂问题研究,通过一个典型算例验证了分层有限元法的收敛性及计... 功能梯度混凝土(Functionally Graded Concrete,简称FGC)属新型复合建筑材料,其组分和性质在空间上呈梯度连续变化。本文基于ANSYS有限元软件和分层模型开展FGC梁的稳态热断裂问题研究,通过一个典型算例验证了分层有限元法的收敛性及计算精度,并在此基础上进一步分析了梯度形式、梯度参数及裂纹几何形态等对FGC梁热断裂行为的影响规律,相关结果可为FGC梁的组分设计提供一定的参考。 展开更多

关键词 功能梯度混凝土 分层有限元模型 热断裂 材料梯度 裂纹构型

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不均等层厚划分的功能梯度圆筒的有限元分析

11

作者 胡雷雨 薛恺文 王政 《山西建筑》 2023年第5期49-53,共5页

基于功能梯度圆筒层合模型的思想,将功能梯度立井井壁划分为N层同轴圆筒,从而建立了5种不同层厚划分工况的有限元分析模型进行数值模拟。对在弹性模量沿径向线性变化(内小外大)的N层井壁中,4种不均等层厚划分与普通均等层厚划分相比井... 基于功能梯度圆筒层合模型的思想,将功能梯度立井井壁划分为N层同轴圆筒,从而建立了5种不同层厚划分工况的有限元分析模型进行数值模拟。对在弹性模量沿径向线性变化(内小外大)的N层井壁中,4种不均等层厚划分与普通均等层厚划分相比井壁内部Mises应力和位移的差别进行了分析,并通过改变划分层数N来进一步探究层数的变化对上述由不同划分层厚方式引起的差别的影响,最后验证了弹性模量沿径向线性变化情况下所得结论在沿径向方向弹性模量按照其他的函数变化形式中的适用性与普遍性,以上结论解决了选取最佳层厚划分形式功能梯度井壁的问题,达到了指导功能梯度井壁在实际工程中运用的效果。 展开更多

关键词 功能梯度 弹性模量 有限元仿真 层合模型 圆筒结构

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