磁电弹结构多场耦合分析的稳定Node-based光滑径向基点插值法

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作者 任书慧 孟广伟 +1 位作者 王吉贤 周立明 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期92-99,共8页

为提高磁电弹结构分析的精度,提出稳定Node-based光滑径向基点插值法(SNS-RPIM).基于传统Node-based光滑径向基点插值法(NS-RPIM),引入与场变量梯度方差有关的稳定项,消除不确定参数,推导了多场耦合问题的SNS-RPIM方程,求解了磁电弹结... 为提高磁电弹结构分析的精度,提出稳定Node-based光滑径向基点插值法(SNS-RPIM).基于传统Node-based光滑径向基点插值法(NS-RPIM),引入与场变量梯度方差有关的稳定项,消除不确定参数,推导了多场耦合问题的SNS-RPIM方程,求解了磁电弹结构静力响应问题,并与有限元法计算结果进行比较.数值算例结果表明,SNS-RPIM能够得到更加接近真实解的结果,有效解决了有限元系统刚度偏硬的问题;在精度与收敛性方面,SNS-RPIM比有限元法表现得更加出色,从而为磁电弹材料的进一步应用提供了有效的分析方法. 展开更多

关键词 稳定光滑径向基点插值法 磁电弹材料 复合材料 梯度光滑技术 数值方法

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极限上限分析的区域光滑径向点插值法

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作者 陈莘莘 胡英 +1 位作者 张玮 王方鑫 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第6期791-799,共9页

基于极限分析的上限定理,建立了用区域光滑径向点插值法进行理想刚塑性结构极限分析的整套求解算法.为了能方便地施加本质边界条件,采用径向点插值法构造机动容许的速度场.通过引入广义梯度光滑技术,将复杂的域内积分转换为简单的光滑... 基于极限分析的上限定理,建立了用区域光滑径向点插值法进行理想刚塑性结构极限分析的整套求解算法.为了能方便地施加本质边界条件,采用径向点插值法构造机动容许的速度场.通过引入广义梯度光滑技术,将复杂的域内积分转换为简单的光滑域边界积分,避免了对形函数的求导.考虑了材料的塑性不可压条件,并针对平面应力和平面应变问题采用不同方式进行处理.将极限上限分析问题归结为满足一系列等式约束的塑性耗散功率最小化问题,从而可采用标准的二阶锥规划对该问题进行求解,这样既提高了求解效率,又提高了求解精度.数值算例结果表明,该文所提方法能对理想刚塑性结构的极限载荷乘子给出令人满意的结果,并且计算结果对网格畸变十分不敏感. 展开更多

关键词 无网格法 区域光滑径向点插值法 极限上限分析 广义梯度光滑技术 二阶锥规划

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基于点基局部光滑点插值法的结构动力分析 被引量：3

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作者 张桂勇 鲁欢 +2 位作者 王海英 于大鹏 孙铁志 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期241-248,共8页

针对传统有限元法采用线性三角形单元刚度过硬、计算的固有频率值较大,四边形单元对复杂构件不能自动剖分,点基光滑点插值法刚度过软、会导致计算动力问题失败以及求解固有频率值过低的问题,提出了点基局部光滑点插值法(NPS-PIM)。该方... 针对传统有限元法采用线性三角形单元刚度过硬、计算的固有频率值较大,四边形单元对复杂构件不能自动剖分,点基光滑点插值法刚度过软、会导致计算动力问题失败以及求解固有频率值过低的问题,提出了点基局部光滑点插值法(NPS-PIM)。该方法将有限元与点基光滑点插值法结合,对背景网格基础上形成的点基光滑域剖分、进行局部应变光滑,计算结构的动力问题。研究发现,该方法克服了点基光滑点插值法的时间不稳定性和求解固有频率值过低的缺陷;在采用同样线性三角形单元网格对问题域进行离散的情况下,计算得到的固有频率较传统有限元法有明显提高。该方法简便实用、易于实现,具有较好的工程应用前景。 展开更多

关键词 动力响应 有限元 点基光滑点插值法 局部应变光滑

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声学数值计算的分区光滑径向点插值无网格法 被引量：8

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作者 姚凌云 于德介 臧献国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期188-192,共5页

针对标准的有限元法分析声学问题时由于数值色散导致高波数计算结果不可靠问题,将分区光滑径向点插值法(cell-based smoothed radial point interpolation method,CS-RPIM)应用到二维声学分析中,推导了分区光滑径向点插值法分析二维声... 针对标准的有限元法分析声学问题时由于数值色散导致高波数计算结果不可靠问题,将分区光滑径向点插值法(cell-based smoothed radial point interpolation method,CS-RPIM)应用到二维声学分析中,推导了分区光滑径向点插值法分析二维声学问题的原理公式。该方法将问题域划分为三角形背景单元,每个单元进一步分成若干个光滑域,对每个光滑域进行声压梯度光滑处理,运用光滑Galerkin弱形式构造系统方程,并按有限元中方法施加必要的边界条件。CS-RPIM提供了合适的模型硬度,能有效降低色散效应,提高计算精度。对管道和二维轿车声学问题的数值分析结果表明,与标准有限元法相比,CS-RPIM具有更高的精度和准确度,在高波数计算时这种优势特别明显。 展开更多

关键词 分区光滑径向点插值法 有限元法 数值计算 声学分析

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结合虚拟点的单元基光滑点插值法在结构动力学分析中的应用

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作者 张桂勇 陶东松 +1 位作者 陈泽聪 陈毓珍 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期142-149,共8页

为了解决有限元方法采用线性三角形单元时系统刚度过硬、导致结构动力学分析中求得的结构固有频率过高的问题,采用结合虚拟点的单元基光滑点插值方法(CS-PIM)进行结构动力学分析,通过对虚拟点数量与位置的调整,提高了浓缩形函数的精度,... 为了解决有限元方法采用线性三角形单元时系统刚度过硬、导致结构动力学分析中求得的结构固有频率过高的问题,采用结合虚拟点的单元基光滑点插值方法(CS-PIM)进行结构动力学分析,通过对虚拟点数量与位置的调整,提高了浓缩形函数的精度,在不增加计算成本的情况下,克服了传统虚拟点布置方法中存在的系统刚度过软、固有频率值过低以及存在虚假模态等时间不稳定现象,能够准确模拟系统刚度,为动力学分析提供精确且稳定的解。该方法使用可以自动划分的线性三角形背景网格离散问题域,对复杂形状的问题适应性强,操作简便,具有良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 结构动力学分析 光滑点插值法 浓缩形函数 系统刚度 固有频率

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采用单元基光滑点插值法的高温管道热应力分析 被引量：3

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作者 刘宜军 鲁欢 +1 位作者 张桂勇 宗智 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2113-2119,共7页

针对高温管道系统热应力分析中传统有限元方法刚度过硬导致的计算精度差问题,提出单元基光滑点插值法(CS-PIM)引入热应力分析中.该方法采用易于剖分的三角形/四面体背景网格,在单元基础上进行梯度光滑,用点插值法构造形函数.通过二维及... 针对高温管道系统热应力分析中传统有限元方法刚度过硬导致的计算精度差问题,提出单元基光滑点插值法(CS-PIM)引入热应力分析中.该方法采用易于剖分的三角形/四面体背景网格,在单元基础上进行梯度光滑,用点插值法构造形函数.通过二维及三维的算例验证,结果表明,在计算高温管道温度时,基于相同网格的单元基光滑点插值法和传统有限元法的结果收敛率相当,但前者可以取得更高的精度;结果表明,在计算热应力结果时,得益于单元基光滑点插值法可以有效软化模型刚度,计算结果的精度和收敛率都明显高于传统有限元方法. 展开更多

关键词 数值方法 无网格 高温管道 热应力 光滑点插值法

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基于Akima插值理论的水平试桩数据处理方法研究 被引量：5

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作者 竺明星 尹倩 +2 位作者 龚维明 戴国亮 卢红前 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期80-84,共5页

在水平试桩数据处理过程中,经常会遇到低阶多项式拟合精度差、高阶多项式拟合不收敛以及五点滑移法数据点非等间距等问题,严重制约了试桩成果数据的进一步应用。针对上述难题,以Akima非线性插值理论为基础,对实测数据点进行分段拟合Akim... 在水平试桩数据处理过程中,经常会遇到低阶多项式拟合精度差、高阶多项式拟合不收敛以及五点滑移法数据点非等间距等问题,严重制约了试桩成果数据的进一步应用。针对上述难题,以Akima非线性插值理论为基础,对实测数据点进行分段拟合Akima非线性多项式,并推导得出相应的积分与微分表达式,进而建立基于Akima非线性插值理论的水平试桩数据处理方法。针对数据处理结果振荡问题,采用滤波方式予以解决。最后,通过柔性桩案例详细阐述了该数据处理方法的应用过程,结果表明该方法所得结果与理论计算结果几乎一致,验证了该数据处理方法的可靠性和实用性。该方法可为水平试桩数据处理难题提供新的解决途径。 展开更多

关键词 水平试桩 多项式拟合 五点滑移法 Akima非线性插值

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光滑节点插值法:计算固有频率下界值的新方法 被引量：7

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作者 杜超凡 章定国 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期839-847,共9页

将光滑节点插值法用于悬臂梁的静力学,并首次用于旋转柔性梁的频率分析.采用梯度光滑技术,用线性插值形函数描述梁的位移场,求解4阶微分方程.在静力学分析中,将该方法所得梁中各点位移与假设模态法、有限元法及解析解的结果对比,可知该... 将光滑节点插值法用于悬臂梁的静力学,并首次用于旋转柔性梁的频率分析.采用梯度光滑技术,用线性插值形函数描述梁的位移场,求解4阶微分方程.在静力学分析中,将该方法所得梁中各点位移与假设模态法、有限元法及解析解的结果对比,可知该方法虽用简单的线性插值形函数描述梁的位移场,但精度却很高.进一步研究表明,采用模态高于9阶的假设模态法会使刚度阵条件数变差,导致结果发散.在频率分析中,与有限元法、假设模态法和解析解对比,表明该方法一个重要特性:能提供固有频率的下界值,而有限元法和假设模态法只能提供固有频率的上界值,说明该方法结合有限元法在处理无解析解的问题时可以从上下界最大程度的逼近真实解,提高精度.光滑节点插值法具有形函数结构简单、独立变量少且能提供固有频率下界值的特性,因此,具有较高的推广及应用价值. 展开更多

关键词 柔性梁 光滑节点插值法 无网格法 动力学 固有频率下界

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应用混合单元基光滑点插值法的声固耦合分析 被引量：1

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作者 陈泽聪 陈毓珍 +2 位作者 何智成 张桂勇 王海英 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期238-245,共8页

基于有限元法的声固耦合计算模型由于刚度过硬,频率增高时计算结果容易出现较大的色散误差。为提高计算精度,提出将采用梯度光滑技术的混合单元基光滑点插值法(CSαPIM)应用于三维声学模拟,通过与边基光滑有限元(ESFEM)的二维板单元结合... 基于有限元法的声固耦合计算模型由于刚度过硬,频率增高时计算结果容易出现较大的色散误差。为提高计算精度,提出将采用梯度光滑技术的混合单元基光滑点插值法(CSαPIM)应用于三维声学模拟,通过与边基光滑有限元(ESFEM)的二维板单元结合,对结构声振耦合系统进行模态和频率响应分析。结果表明梯度光滑可以有效软化系统刚度,提供更加准确的计算结果;同时,新方法采用三角形和四面体单元来分别离散结构域和声学域,对任意几何形状具有普遍适应性,可以减少复杂模型的前处理时间,具有很好的工程应用前景。 展开更多

关键词 光滑点插值法 声固耦合 系统刚度

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基于WCSPH-SPIM流固耦合模型的弹性体入水模拟 被引量：3

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作者 施书文 张桂勇 +1 位作者 王双强 胡泰安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期103-108,共6页

对于入水砰击这类强非线性问题,运用网格方法不可避免会发生网格畸变、自由液面捕捉不准确等问题,而拉格朗日型无网格方法在处理该类问题时展现出很强的优越性。针对这一特点,采用两种无网格方法分别作为流体与固体求解器、建立流固耦... 对于入水砰击这类强非线性问题,运用网格方法不可避免会发生网格畸变、自由液面捕捉不准确等问题,而拉格朗日型无网格方法在处理该类问题时展现出很强的优越性。针对这一特点,采用两种无网格方法分别作为流体与固体求解器、建立流固耦合模型模拟入水问题;在通过刚性体入水问题对弱可压光滑粒子水动力法(WCSPH)进行验证之后,采用新提出的弱可压光滑粒子水动力与光滑点插值(SPIM)流固耦合方法(WCSPH-SPIM)分别对弹性体低速和高速入水问题进行了计算。结果显示关键点处变形与压力随时间的变化情况都与试验值或半解析解吻合良好,证明了该方法对模拟弹性体入水问题的有效性。 展开更多

关键词 弱可压光滑粒子水动力法(WCSPH) 光滑点插值方法(SPIM) 流固耦合(FSI) 入水

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一种基于改进流固耦合力求解的浸没光滑点插值法 被引量：1

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作者 杨博睿 张桂勇 +2 位作者 王双强 严博骞 王鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1455-1463,共9页

浸没光滑点插值方法(immersed smoothed point interpolation method,IS-PIM)是一种基于浸没类方法框架,采用光滑点插值方法(smoothed point interpolation method,S-PIM)作为固体求解器的流固耦合计算方法。在IS-PIM以及其它基于浸没... 浸没光滑点插值方法(immersed smoothed point interpolation method,IS-PIM)是一种基于浸没类方法框架,采用光滑点插值方法(smoothed point interpolation method,S-PIM)作为固体求解器的流固耦合计算方法。在IS-PIM以及其它基于浸没类方法框架的方法中,流固耦合力是基于虚拟流体拉格朗日网格求解的,但这种求解方式忽略了流固边界节点的速度梯度,导致无法计算边界粘性力,尤其是在模拟低雷诺数流动时,会产生较大的数值误差。本文针对上面的问题,提出一种基于真实流体欧拉网格求解流固耦合力的新思路。经过算例证明,该方法无需额外修正即可有效计算流固边界的粘性力,提高了计算精度。 展开更多

关键词 浸没类方法 流固耦合 光滑点插值方法 流固耦合力 粘性力修正

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光滑点插值法应用于流固耦合的比较研究 被引量：1

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作者 黄硕 王双强 +1 位作者 王鹏 张桂勇 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1645-1654,共10页

针对传统有限元法(FEM)固体模型刚度过硬导致低阶单元求解精度较低的问题,采用光滑点插值方法(S-PIM).S-PIM得益于梯度光滑技术能软化固体模型刚度,基于容易剖分的线性背景网格能改善固体求解精度.采用不同的光滑域构建方式可以得到不... 针对传统有限元法(FEM)固体模型刚度过硬导致低阶单元求解精度较低的问题,采用光滑点插值方法(S-PIM).S-PIM得益于梯度光滑技术能软化固体模型刚度,基于容易剖分的线性背景网格能改善固体求解精度.采用不同的光滑域构建方式可以得到不同的固体求解器,从而在不同程度上提高计算精度.本研究以浸没光滑点插值法(IS-PIM)为基础,在流固耦合(FSI)模型中采用较成熟的半隐式特征分离法(CBS)作为流体求解器,分别采用有限元法、边基光滑点插值方法(ES-PIM)以及点基局部光滑点插值方法(NPS-PIM)作为固体求解器,比较不同固体求解器条件下的计算精度和效率.结果表明,与边基光滑点插值方法和有限元法相比,在流固耦合模型中采用点基局部光滑点插值法可以得到更准确的固体模型刚度,也更有利于计算精度和计算效率的提高. 展开更多

关键词 浸没方法 流固耦合 有限元法 光滑点插值方法 计算效率

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基于光滑点插值的腐蚀损伤结构应力分析方法 被引量：1

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作者 李佶敏 任克亮 +4 位作者 纪华 王婷 丁丽宏 杨佳 孙兆珑 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期28-32,共5页

针对环境作用下金属结构表面易发生广布腐蚀损伤,并对其自身强度产生影响这一问题,通过元胞自动机方法得到结构表面的腐蚀损伤形貌图,用开源计算机视觉库(OpenCV)结合图像分析技术对含腐蚀损伤结构的边界信息进行提取,依据提取信息建立... 针对环境作用下金属结构表面易发生广布腐蚀损伤,并对其自身强度产生影响这一问题,通过元胞自动机方法得到结构表面的腐蚀损伤形貌图,用开源计算机视觉库(OpenCV)结合图像分析技术对含腐蚀损伤结构的边界信息进行提取,依据提取信息建立计算模型,采用光滑点插值方法(S-PIM)对含腐蚀损伤结构的内部应力进行求解。结果表明:光滑点插值法与图像分析技术相结合可计算出含广布腐蚀损伤结构内部的应力分布,为环境作用下结构强度的定量分析提供新方法。 展开更多

关键词 广布腐蚀损伤 图像分析 光滑点插值法

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