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Static and free vibration analyses of functionally graded porous variable-thickness plates using an edge-based smoothed finite element method 被引量:3
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作者 Trung Thanh Tran Quoc-Hoa Pham Trung Nguyen-Thoi 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第3期971-986,共16页
The main purpose of this paper is to present numerical results of static bending and free vibration of functionally graded porous(FGP) variable-thickness plates by using an edge-based smoothed finite element method(ES... The main purpose of this paper is to present numerical results of static bending and free vibration of functionally graded porous(FGP) variable-thickness plates by using an edge-based smoothed finite element method(ES-FEM) associate with the mixed interpolation of tensorial components technique for the three-node triangular element(MITC3), so-called ES-MITC3. This ES-MITC3 element is performed to eliminate the shear locking problem and to enhance the accuracy of the existing MITC3 element. In the ES-MITC3 element, the stiffness matrices are obtained by using the strain smoothing technique over the smoothing domains formed by two adjacent MITC3 triangular elements sharing an edge. Materials of the plate are FGP with a power-law index(k) and maximum porosity distributions(U) in the forms of cosine functions. The influences of some geometric parameters, material properties on static bending, and natural frequency of the FGP variable-thickness plates are examined in detail. 展开更多
关键词 Functionally graded porous(FGP)plates edge-based smoothed finite element method(es-fem) Mixed interpolation of tensorial components(MITC) Static bending Free vibration
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基于自适应FEM-SPH耦合的换流变压器电弧故障结构失效行为研究
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作者 闫晨光 徐彻 +3 位作者 李嘉熙 吕伊瑶 桑凡雅 刘浩 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3370-3379,I0008,共11页
近年来,部分特高压换流变压器在运行中相继发生电弧短路故障并引发爆炸、起火事故,严重威胁直流系统安全稳定运行。充油设备故障冲击下的结构失效机制尚不明确,且缺乏成熟的数值计算方法,制约故障防爆技术的发展。基于此,该文提出一套... 近年来,部分特高压换流变压器在运行中相继发生电弧短路故障并引发爆炸、起火事故,严重威胁直流系统安全稳定运行。充油设备故障冲击下的结构失效机制尚不明确,且缺乏成熟的数值计算方法,制约故障防爆技术的发展。基于此,该文提出一套适用于高能电弧故障冲击的结构失效仿真计算方法。首先,建立有限腔体内油中电弧能量持续注入的气泡动力学模型,准确描述故障气泡的脉动膨胀行为;其次,提出自适应有限元-光滑粒子流体动力学(finite element method-smoothed particle hydrodynamics,FEM-SPH)耦合方法,利用SPH粒子继承失效前的物理信息参与FEM计算;进行不同能量、不同位置的电弧故障仿真计算,获得换流变压器结构的薄弱区域及其破裂行为,复现了油箱结构失效行为。研究发现,油箱顶盖两侧及侧壁转角接缝位置容易发生应力集中现象。一旦结构出现裂缝,将在极短时间内沿着应力集中方向快速发展,最终导致壁面整体撕裂。可知,该方法揭示的结构失效行为可为改进变压器设计和提高设备安全性提供依据。 展开更多
关键词 电弧故障 换流变压器 有限元-光滑粒子流体动力学耦合 结构失效 数值方法
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基于SPH-DEM-FEM方法的高位滑坡冲击框架建筑群损毁机制研究
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作者 樊晓一 邓鑫 +3 位作者 刘欢 夏贵平 宋嘉麒 杨居颐 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期235-248,288,共15页
高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框... 高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法-(SPH-DEM-FEM) 高位滑坡 框架结构建筑群 损毁机制 动力机制
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柱形弹超高速撞击加筋板架结构的破片群特征分析
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作者 倪蓥锋 陈小伟 《兵工学报》 北大核心 2025年第6期271-282,共12页
目前针对舰船加筋板架结构的超高速撞击问题,研究工作更侧重于残余弹体信息和靶板破口特征,缺乏对弹靶撞击后破片群的形成过程和分布特征的研究。基于有限元-光滑粒子自适应耦合方法,加入Johnson-Cook失效判据和最大拉应变失效判据,数... 目前针对舰船加筋板架结构的超高速撞击问题,研究工作更侧重于残余弹体信息和靶板破口特征,缺乏对弹靶撞击后破片群的形成过程和分布特征的研究。基于有限元-光滑粒子自适应耦合方法,加入Johnson-Cook失效判据和最大拉应变失效判据,数值模拟柱形弹撞击加筋板架结构时破片群的形成过程。模拟结果表明:柱形弹撞击加筋板架结构时,受到加强筋影响,会形成特殊“双马鞍形”的破片群形貌,破片群的主体部分集中在前端,由内部的风险破片和外围的微小破片组成,且破片分布与实验结果吻合较好。依据破片分布特征将撞击过程分为3个阶段,详细讨论不同阶段破片的形成方式和扩展过程。改变柱形弹的撞击位置,给出不同加筋形式下的破片群形貌特征。针对破片群中的风险破片,探究其质量和动能等特征参数,并讨论不同撞击点的影响程度,可用于评估对后板的威胁程度。分析结果表明:在不同撞击点背面的加强筋影响下,破片朝向特定区域集中,形成“双马鞍形”和“马鞍形”形貌,且风险破片的产生主要受主筋影响。 展开更多
关键词 超高速碰撞 破片群 有限元-光滑粒子自适应耦合方法 风险破片
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基于光滑有限元法的岩土体弹塑性分析
5
作者 杨茂强 张江辉 +1 位作者 王永伟 吕加贺 《地质科技通报》 北大核心 2025年第2期330-339,共10页
随着大型工程项目的日益增多,工程中的岩土极限问题也频繁出现,致使采用数值方法处理时,经常面对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形,特别是采用低阶单元分析时,往往会产生收敛问题、体积锁定问题以及网格严重畸变... 随着大型工程项目的日益增多,工程中的岩土极限问题也频繁出现,致使采用数值方法处理时,经常面对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形,特别是采用低阶单元分析时,往往会产生收敛问题、体积锁定问题以及网格严重畸变而导致的应力失准问题。寻找一种新的方法进行数值分析具有重要意义。光滑有限元法是一种有效改进传统有限元法固有缺陷,提高求解精度和收敛速度的算法。基于光滑有限元法,结合一种修正的Mohr-Coulomb屈服准则和线性搜索优化算法,建立了岩土体弹塑性计算模型。最后,针对经典的条形基础承载力模型和边坡模型进行验算,数值计算结果与参考解均吻合较好。结果表明光滑有限元法的计算精度明显优于传统有限元法,验证了本研究算法的可行性和实用性。本研究采用光滑有限元法建立的计算模型进一步提高了岩土体弹塑性问题的计算精度,降低了采用传统有限元法分析时存在的计算误差及网格畸变引起的应力失准问题。 展开更多
关键词 光滑有限元法 弹塑性 岩土体 修正Mohr-Coulomb屈服准则 线性搜索
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吸能液压支架立柱防冲性能模拟及试验
6
作者 安栋 范金颍 +2 位作者 宋义敏 许海亮 罗廷运 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期393-400,共8页
针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸... 针对吸能防冲液压支架防冲性能问题,从冲击载荷作用下吸能液压立柱防冲性能角度开展研究,参照工程常用的吸能防冲立柱,采用有限元和光滑粒子流体动力学方法建立了普通液压支架立柱与吸能液压支架立柱流固耦合、流体大变形模型,实现了吸能防冲立柱在冲击载荷作用下的数值模拟。使用冲击试验台进行了吸能液压立柱冲击试验,得到了冲击荷载下立柱缸体的位移响应,并与数值模拟结果进行了对比。使用4.5、7、10.5 t的重锤经自由落体对2种液压立柱进行冲击加载,得到了2种立柱的动态响应。根据防冲支护设计6项原则探讨了吸能液压支架立柱的防冲性能。让位位移方面,吸能立柱的位移比普通立柱分别降低了16%、23%、30%;让位阻力方面,吸能立柱最大阻力比普通立柱降低了15%、21%、12%;让位速度方面,吸能装置最大让位速度可达18.5 m/s,可在13 m/s内完全压溃;让位刚度方面,吸能立柱在吸能装置变形前后表现为弹性刚度,压溃期间表现为塑性刚度;让位频率方面,吸能立柱让位防冲时的固有频率为0,规避了立柱与围岩发生共振而迅速破坏的风险;让位能量方面,吸能装置的吸能量可达272 kJ,吸能立柱整体吸能量比普通立柱提高了80%。从受冲响应的4个阶段总结了吸能液压支架立柱的让位吸能防冲过程,分析了立柱的抗冲能力,结果表明吸能液压支架立柱可承受的最大冲击能可达普通立柱的2.3倍,泄压阀允许开启时间延长为普通液压支架立柱的2倍。 展开更多
关键词 冲击地压 液压支架立柱 吸能装置 流固耦合 动态响应 有限元分析 SPH方法
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基于多面体单元的三维ES-FEM理论研究 被引量:1
7
作者 杨建 谢伟 张志伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期747-752,共6页
建立了基于多面体单元的三维光滑边域有限元法(ES-FEM-Poly),包括多面体单元中光滑域的划分方法、形函数的构造,以及几何矩阵、刚度矩阵的推导。同时利用Matlab软件编制了相应的计算程序,研究了空心球模型和梁模型在不同数量多面体单元... 建立了基于多面体单元的三维光滑边域有限元法(ES-FEM-Poly),包括多面体单元中光滑域的划分方法、形函数的构造,以及几何矩阵、刚度矩阵的推导。同时利用Matlab软件编制了相应的计算程序,研究了空心球模型和梁模型在不同数量多面体单元下的应力分布,与常规四面体单元和六面体单元有限元计算结果通过应力相对误差和能量相对误差进行比较。研究结果表明,基于多面体网格的三维光滑边域有限元法相比常规有限元法具有更好的精度和收敛性,且对于复杂的几何结构也有较好的适应性。 展开更多
关键词 三维光滑边域有限元法 多面体网格 有限元 弹性力学
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Optimization of buckling load for laminated composite plates using adaptive Kriging-improved PSO:A novel hybrid intelligent method 被引量:3
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作者 Behrooz Keshtegar Trung Nguyen-Thoi +1 位作者 Tam T.Truong Shun-Peng Zhu 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第1期85-99,共15页
An effective hybrid optimization method is proposed by integrating an adaptive Kriging(A-Kriging)into an improved partial swarm optimization algorithm(IPSO)to give a so-called A-Kriging-IPSO for maximizing the bucklin... An effective hybrid optimization method is proposed by integrating an adaptive Kriging(A-Kriging)into an improved partial swarm optimization algorithm(IPSO)to give a so-called A-Kriging-IPSO for maximizing the buckling load of laminated composite plates(LCPs)under uniaxial and biaxial compressions.In this method,a novel iterative adaptive Kriging model,which is structured using two training sample sets as active and adaptive points,is utilized to directly predict the buckling load of the LCPs and to improve the efficiency of the optimization process.The active points are selected from the initial data set while the adaptive points are generated using the radial random-based convex samples.The cell-based smoothed discrete shear gap method(CS-DSG3)is employed to analyze the buckling behavior of the LCPs to provide the response of adaptive and input data sets.The buckling load of the LCPs is maximized by utilizing the IPSO algorithm.To demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed methodology,the LCPs with different layers(2,3,4,and 10 layers),boundary conditions,aspect ratios and load patterns(biaxial and uniaxial loads)are investigated.The results obtained by proposed method are in good agreement with the literature results,but with less computational burden.By applying adaptive radial Kriging model,the accurate optimal resultsebased predictions of the buckling load are obtained for the studied LCPs. 展开更多
关键词 Adaptive kriging Laminated composite plates Buckling optimization smooth finite element methods Cell-based smoothed discrete shear gap method(CS-DSG3) Improved PSO
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压电分流阵列板复能带结构计算的ES-FEM方法
9
作者 杨兴家 杨会松 王刚 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第1期43-49,共7页
为了提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度,构造一种基于Mindlin假设的边光滑有限元法(ES-FEM)数值模型。以单个原胞为研究对象,采用三角形单元对其进行离散。基于背景单元的各条边,进一步构造相应的光滑域,依托梯度光滑技术(GST)建... 为了提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度,构造一种基于Mindlin假设的边光滑有限元法(ES-FEM)数值模型。以单个原胞为研究对象,采用三角形单元对其进行离散。基于背景单元的各条边,进一步构造相应的光滑域,依托梯度光滑技术(GST)建立光滑应变场。最后通过建立离散系统方程并结合Bloch定理对复能带结构进行求解,并进一步探究电学参量对带隙的影响规律。研究结果表明:ES-FEM方法能够有效提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度;电阻和电感等参数分别对局域共振带隙的衰减峰值和位置有显著影响,而对布拉格带隙则影响较小。 展开更多
关键词 振动与波 压电分流阵列板 边光滑有限元法 梯度光滑技术 复能带结构 带隙调控规律
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大型风力机叶片前缘的雨滴冲击动力学响应机制
10
作者 张建宇 冯梦洁 +1 位作者 郭旭 杜晓钟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期1-11,共11页
随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法... 随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method,FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。 展开更多
关键词 风力机 叶片前缘 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型 单雨滴冲击 多雨滴冲击
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掏槽爆破成腔空孔效应数值模拟研究与分析 被引量:6
11
作者 陶子豪 李祥龙 +1 位作者 胡启文 王建国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4246-4258,共13页
掏槽爆破是巷道掘进单自由面爆破的关键。为探究空孔对掏槽爆破效果的影响,基于空孔作用理论,利用有限元-粒子流耦合方法,建立单空孔掏槽爆破三维数值模型,并结合现场掏槽爆破试验结果,分析多段掏槽爆破空孔附近岩石应力分布特征,岩石... 掏槽爆破是巷道掘进单自由面爆破的关键。为探究空孔对掏槽爆破效果的影响,基于空孔作用理论,利用有限元-粒子流耦合方法,建立单空孔掏槽爆破三维数值模型,并结合现场掏槽爆破试验结果,分析多段掏槽爆破空孔附近岩石应力分布特征,岩石破碎、抛掷及槽腔成形过程对空孔响应规律。研究结果表明:空孔对近场岩石应力场的分布具有导向作用,并在空孔周围形成明显的应力集中效应,增加应力高峰值区范围,进而为后续爆破提供有利条件;岩石抛掷效果以及槽腔大小与空孔之间表现出强相关性,单空孔掏槽爆破与无空孔相比,抛掷速度提升34.7%,抛掷效率提高了10.2%,现场试验中腔体体积增加17.1%,掏槽深度增加了16.3%,但槽腔整体形状变化不明显;研究结果对实际掏槽爆破参数设计和优化提供了部分理论依据。 展开更多
关键词 空孔补偿 掏槽爆破 有限元-粒子流耦合方法 成腔规律 爆破试验
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含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋动力响应研究 被引量:2
12
作者 刘欢 樊晓一 +4 位作者 姜元俊 刘浩南 韩培锋 田述军 刘俊新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期9-19,共11页
基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的... 基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的动力响应和破坏机理。计算结果表明:SPH-FEM耦合方法能够较好地模拟泥石流冲击爬高、绕流扩散、淤积稳定过程。考虑了三种泥石流强度等级,在低、中强度冲击情况下,框架房屋填充墙受到破坏,房屋结构整体保持稳定;在高强度冲击情况下,可以观察到框架房屋的逐步倒塌过程,框架柱损坏模式体现了剪切破坏或塑性铰链失效机制。对于房屋结构而言,泥石流的冲击破坏能力主要来自龙头的冲击力,龙身冲击力相对于龙头降幅约34.2%,大石块的集中作用是结构柱体局部破坏的主要原因。系统能量主要通过泥石流动能转化为结构内能(17.8%)和摩擦耗能(82.8%)。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM) 含大石块泥石流 框架结构房屋 动力响应 破坏机理
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高铁大跨双肢墩连续刚构桥减震系梁地震易损性分析 被引量:5
13
作者 邓开来 吴光源 +2 位作者 远全闯 谢海清 何庭国 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期61-69,共9页
为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,... 为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,对比分析不同系梁方案下的结构损伤、桥面平顺性指标等。结果表明:2种新型减震系梁均不会在地震作用下出现负刚度,新型减震系梁方案较RC系梁方案能有效降低系梁和主墩的结构损伤概率,主墩最大压应变降低83.3%;但减震系梁对震后桥面平顺性指标无明显改善,需采用更具针对性的技术措施。 展开更多
关键词 高速铁路桥 连续刚构桥 双肢墩 减震系梁 地震易损性 结构损伤 平顺性指标 有限元法
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二维复杂弹性空腔的边光滑有限元建模及分析 被引量:1
14
作者 刘嘉明 袁丽芸 +2 位作者 陆静 陈莎 文润旭 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期225-232,共8页
在弹性空腔结构上敷设被动约束层阻尼(passive constraint layer damping, PCLD)可达到减振降噪的效果,针对这类复杂结构建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学模型。其中,PCLD结构采用两节点四自由度的PCLD梁单元,声场采用... 在弹性空腔结构上敷设被动约束层阻尼(passive constraint layer damping, PCLD)可达到减振降噪的效果,针对这类复杂结构建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学模型。其中,PCLD结构采用两节点四自由度的PCLD梁单元,声场采用边光滑有限元模型。以二维全敷设复合矩形空腔模型为数值算例,以精细网格下的有限元法结果作为参考解,对比研究了在相同背景网格下,边光滑有限元法和有限元法的频响结果,发现前者更接近参考解,说明同样的计算成本下,边光滑有限元法具有更高的精确性,特别是在中频计算中。最后,分析了PCLD结构对某汽车驾驶舱的降噪效果,以及黏弹层和约束层厚度参数的影响规律,发现黏弹层厚度增大,可一定程度上降低空腔噪声,而约束层厚度增大,并不能在整个频段得到很好的降噪效果。 展开更多
关键词 边光滑有限元法 被动约束层阻尼 二维复合弹性空腔 降噪 声振耦合
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接触与大变形问题的光滑有限元分析 被引量:1
15
作者 范亚杰 李燕 +2 位作者 李中潘 陈荟键 冯志强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第2期127-143,共17页
橡胶材料因具有良好的抗震、吸能作用,在实际工程中应用广泛.然而橡胶超弹性材料的碰撞属于强非线性问题,分析橡胶材料的接触碰撞和大变形问题对于提高装置的缓冲性能具有重要意义.光滑有限元法(smoothed finite element method,S-FEM)... 橡胶材料因具有良好的抗震、吸能作用,在实际工程中应用广泛.然而橡胶超弹性材料的碰撞属于强非线性问题,分析橡胶材料的接触碰撞和大变形问题对于提高装置的缓冲性能具有重要意义.光滑有限元法(smoothed finite element method,S-FEM)是一种弱形式的数值计算方法,相比于传统的有限元方法,光滑有限元法对网格的质量要求不高,允许单元在计算过程中发生较大的变形,且光滑域的构造比较灵活,在不增加自由度的前提下,可以达到较高的精度.在光滑有限元法的基础上,采用双势方法进行接触计算,以充分利用光滑有限元法计算大变形问题的优点和双势方法求解接触力的优势.通过与有限元软件MSC.Marc的数值结果对比,验证了该算法的准确性和能量守恒性,并且分析了摩擦因数对碰撞体的影响. 展开更多
关键词 接触 大变形 超弹性材料 光滑有限元法 双势方法
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高超声速火箭橇凿削磨损机理分析 被引量:1
16
作者 陈科儒 孙琨 +2 位作者 陈诚 齐博毅 党峰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期136-144,共9页
针对高超声速下火箭橇运行过程中凿削磨损产生的机理模糊不清问题,基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH法),利用有限元软件ABAQUS构建了三维火箭橇靴-轨模型,FEM-SPH法是一种既能保证计算精度,又能克服网格畸变的新型模拟方法。在... 针对高超声速下火箭橇运行过程中凿削磨损产生的机理模糊不清问题,基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH法),利用有限元软件ABAQUS构建了三维火箭橇靴-轨模型,FEM-SPH法是一种既能保证计算精度,又能克服网格畸变的新型模拟方法。在该模型中,滑靴和轨道所使用的材料分别为VascoMax 300钢、AISI 1080钢,并赋予各自材料属性,通过设定航向速度为2000 m/s,竖直速度为2.5 m/s以及温度为673 K,模拟了高超声速下靴-轨凿削磨损现象的演变过程。模拟结果表明:凿削磨损是在高温高应力作用下和靴-轨之间形成嵌入式结构后,经过持续地破坏滑靴底部所产生的,最终形成泪滴状蚀坑。进一步分析表明,竖直速度和温度的增加都会提高凿削发生的概率。在航向速度为2000 m/s、初始温度为673 K时,竖直速度超过1.50 m/s就会发生凿削现象;在航向速度为2000 m/s、竖直速度为2.5 m/s,温度超过293 K就会发生凿削现象。该研究成果不仅有助于高超声速下靴-轨凿削磨损的产生机理进一步完善,还为高超声速火箭橇试验的安全发射提供了新的理论支持。 展开更多
关键词 火箭橇试验 凿削现象 有限元-光滑粒子流体动力学法 竖直速度 温度
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光滑粒子法及其与有限元耦合算法的研究进展 被引量:36
17
作者 胡德安 韩旭 +1 位作者 肖毅华 杨刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期639-652,共14页
拉格朗日型的有限元法和光滑粒子法在模拟材料大变形问题时各存优缺点,而有限元与光滑粒子耦合算法实现了在小变形区域采用有限元法计算,在局部的大变形区域采用光滑粒子法计算,有效地综合了有限元法计算效率高和光滑粒子法能够自然地... 拉格朗日型的有限元法和光滑粒子法在模拟材料大变形问题时各存优缺点,而有限元与光滑粒子耦合算法实现了在小变形区域采用有限元法计算,在局部的大变形区域采用光滑粒子法计算,有效地综合了有限元法计算效率高和光滑粒子法能够自然地模拟材料大变形问题的特点.重点论述了有限元法、光滑粒子法以及有限元与光滑粒子耦合算法的研究现状及应用进展,并讨论了各方法中需要进一步解决的问题.最后通过算例对3种方法的计算精度和计算效率进行了分析,供研究人员参考. 展开更多
关键词 有限元法 光滑粒子法 耦合算法 大变形问题 拉格朗日型
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二维光滑边域有限元法在弹性力学中的应用研究 被引量:6
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作者 谢伟 贺旭东 +1 位作者 吴建国 刘轶军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期7-12,共6页
在深入理解光滑有限元法基本理论的基础上,重点研究了光滑边域有限元法边域的形成方式,光滑应变矩阵的求解方法以及光滑有限元形函数的计算方法。利用C++语言编制了光滑边域有限元计算程序,针对具有解析解的二维悬臂梁模型和带孔板模型... 在深入理解光滑有限元法基本理论的基础上,重点研究了光滑边域有限元法边域的形成方式,光滑应变矩阵的求解方法以及光滑有限元形函数的计算方法。利用C++语言编制了光滑边域有限元计算程序,针对具有解析解的二维悬臂梁模型和带孔板模型计算了位移场、应力场、位移误差和应变能误差,并与常规T3和Q4有限元法、CS-FEM光滑有限元解比较。通过研究发现相对于常规有限元法,光滑边域有限元法在解的精确性和收敛性方面具有显著优势。 展开更多
关键词 弹性力学 光滑有限元法 光滑边域有限元法 C++ 应用 应变能
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隧洞光面爆破中炮孔堵塞长度的数值分析 被引量:29
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作者 罗伟 朱传云 祝启虎 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期2487-2491,2497,共6页
炮孔堵塞长度是一个直接关系到爆破效果的重要爆破参数。以实际工程为背景,建立不同炮孔堵塞长度的三维有限元模型,运用ANSYS/LS-DANA数值模拟方法,并引入流固耦合方法模拟计算,通过对关键部位的应力进行分析比较,验证了经典爆破理论,... 炮孔堵塞长度是一个直接关系到爆破效果的重要爆破参数。以实际工程为背景,建立不同炮孔堵塞长度的三维有限元模型,运用ANSYS/LS-DANA数值模拟方法,并引入流固耦合方法模拟计算,通过对关键部位的应力进行分析比较,验证了经典爆破理论,获得了最优的堵塞长度,为爆破数值计算提供借鉴,同时为隧洞光面爆破设计提供参考。 展开更多
关键词 光面爆破 堵塞长度 数值分析 有限单元法
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A3钢抗高速杆弹侵彻的数值模拟与实验研究 被引量:9
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作者 赵晓宁 何勇 +2 位作者 张先锋 潘绪超 何源 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期164-167,共4页
为研究高强度钢杆弹侵彻低强度钢靶板的侵彻规律,运用AUTODYN动力学软件对35CrMnSiA杆弹在1.0~1.8 km/s着速下对A3钢半无限靶的侵彻过程进行了仿真和实验研究。数值模拟和实验分别采用动力有限元-光滑粒子动力学(FE-SPH)耦合算法和侵... 为研究高强度钢杆弹侵彻低强度钢靶板的侵彻规律,运用AUTODYN动力学软件对35CrMnSiA杆弹在1.0~1.8 km/s着速下对A3钢半无限靶的侵彻过程进行了仿真和实验研究。数值模拟和实验分别采用动力有限元-光滑粒子动力学(FE-SPH)耦合算法和侵彻深度(DOP)方法进行。计算及实验结果的一致证明了FE-SPH耦合算法在该文工况下的适用性。研究表明,高强度钢弹侵彻低强度靶的过程分为破碎侵彻和刚性侵彻2个阶段,侵深随着速单调非增而剩余弹长随着速单调递减。 展开更多
关键词 A3钢 侵彻 有限元 光滑粒子动力学 耦合算法
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