有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分方法及其在工程中的應(yīng)用

目前數(shù)值模擬方法主要有:有限差分法、有限元法、邊界元法、離散元法、流形元法以及無(wú)單元法。這些研究方法在科學(xué)研究和工程應(yīng)用方面,無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在都發(fā)揮著重要的作用。在巖土工程領(lǐng)域,有限元數(shù)值模擬方法起著重要的輔助和指導(dǎo)作用。

基于autocad軟件自帶的visuallisp語(yǔ)言,對(duì)autocad進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),以三維地形等高線作基礎(chǔ),采用近點(diǎn)距離加權(quán)平均法對(duì)各高程點(diǎn)進(jìn)行插值,生成水工建筑物數(shù)值計(jì)算需要的有限元計(jì)算網(wǎng)格,結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行網(wǎng)格剖分。結(jié)果表明該方法能較好地反映地形起伏的情況。

從有限元極限分析法的優(yōu)點(diǎn)上來(lái)看,該方法特別適合在巖土工程中應(yīng)用,也得到了較好的發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,是需要做出假設(shè)并求解的,而且應(yīng)用的范圍有一定的局限性,這是有限元極限分析法應(yīng)該創(chuàng)新的地方,在科技進(jìn)步之下,對(duì)方法進(jìn)行完善,讓其適用的范圍有所擴(kuò)大,同時(shí)也推動(dòng)在巖土工程中應(yīng)用的價(jià)值。本文主要從有限元極限分析法做出了介紹,進(jìn)而分析其在巖土工程中實(shí)際的應(yīng)用。

針對(duì)現(xiàn)有箱梁分析方法普遍存在的計(jì)算精度與計(jì)算效率之間矛盾的問(wèn)題,提出了粗網(wǎng)格劃分下的箱梁三維實(shí)體有限元分析方法。在充分考慮箱梁受力變形特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以修正的hellinger-reissner變分原理為基礎(chǔ),通過(guò)合理引入非協(xié)調(diào)位移插值項(xiàng),構(gòu)造出直角坐標(biāo)系下的六面體八結(jié)點(diǎn)雜交應(yīng)力單元8n21β和柱坐標(biāo)系下的六面體八結(jié)點(diǎn)雜交應(yīng)力單元8n21βc,分別用于粗網(wǎng)格劃分下的直箱梁和曲線箱梁的三維實(shí)體有限元分析。數(shù)值算例表明:8n21β單元和8n21βc單元在粗網(wǎng)格劃分下具有較高的計(jì)算精度,能有效提高箱梁三維實(shí)體有限元分析的計(jì)算效率。

有限元法是一種先進(jìn)的cae技術(shù),廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域,解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)和分析問(wèn)題,已成為機(jī)械工程設(shè)計(jì)和分析中的重要工具。本文在有限元法基本原理的基礎(chǔ)上,介紹了有限元技術(shù)的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢(shì)及在機(jī)械工程中的應(yīng)用情況。

有限元極限分析法在巖土工程中的應(yīng)用取得了較好的效果,但是在實(shí)際使用時(shí)需要假設(shè)和求解,應(yīng)用范圍有一定的局限性.隨著科技的進(jìn)步,該方法不斷完善,其適用范圍不斷擴(kuò)大.本文對(duì)有限元極限分析法理論進(jìn)行了介紹,并對(duì)其在巖土工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析.

地下工程中的正交有限元分析方法及其應(yīng)用——介紹了正交有限元試驗(yàn)分析方法的基本思想，并將其應(yīng)用到地下工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)化中，得到了許多對(duì)工程有意義的結(jié)論，用該方法分析丁某礦大洞室的錨噴參數(shù)優(yōu)化和地下采場(chǎng)回采方案選取兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題，證明該方法可以應(yīng)用于...

針對(duì)大型巖土工程有限元模擬中等參元網(wǎng)格、三角形(四面體)網(wǎng)格、無(wú)網(wǎng)格等方法的缺陷,介紹了插值重構(gòu)有限元法的基本原理,圍繞把無(wú)網(wǎng)格法的特性應(yīng)用到三角形(四面體)網(wǎng)格,改變其插值函數(shù)的思想,將這種方法應(yīng)用到了巖土工程中。工程實(shí)例證明,此方法和傳統(tǒng)的三角形(四面體)網(wǎng)格有限元法相比有著節(jié)點(diǎn)應(yīng)力連續(xù)、精度高等優(yōu)勢(shì),并且有著比等參元有更高的收斂率,在大型巖土工程中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

作為一個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告對(duì)以往研究成果做一個(gè)綜述,內(nèi)容包括有限元極限分析法原理、隧洞的破壞機(jī)理、隧洞深、淺埋分界標(biāo)準(zhǔn),無(wú)襯砌隧洞圍巖的定量穩(wěn)定性分析質(zhì)以及有襯砌隧洞時(shí)隧洞初襯與二襯的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,以供同行們參考。

改進(jìn)型無(wú)網(wǎng)格galerkin法與有限元法的耦合及其應(yīng)用研究——改進(jìn)型無(wú)網(wǎng)絡(luò)遼金法是基于一種改進(jìn)的移動(dòng)最小二乘（animprovedmovingleast-squares,imls）近似有更高的計(jì)算效率和精度，且不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)方程產(chǎn)生的病態(tài)，這種耦合的方法不僅解決了無(wú)網(wǎng)格galerkin法理學(xué)...

以重慶市渝中區(qū)八一路、中華路、磁器街人防工程為例,通過(guò)有限元方法探討了人防工程的計(jì)算方法,供大家參考。

巖土工程是一個(gè)復(fù)雜的工程系統(tǒng),面向?qū)ο蟮挠邢拊椒ǖ膽?yīng)用是其發(fā)展的必然趨勢(shì),簡(jiǎn)要分析巖土工程的特點(diǎn),分析面向?qū)ο笥邢拊椒ㄔ趲r土工程中的科學(xué)、有效應(yīng)用,并指出其在實(shí)踐應(yīng)用的注意事項(xiàng)。

面向?qū)ο笥邢拊椒ㄔ趲r土工程中的應(yīng)用——介紹了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法和它與有限元程序相結(jié)合的原理和優(yōu)點(diǎn)，提出了這種方法在巖士工程中的應(yīng)用實(shí)例，并設(shè)計(jì)了基于windows95／98平臺(tái)的有限元軟件.利用面向?qū)ο蟮姆椒▉?lái)研究有限元,是對(duì)有限元方法新的有益嘗試...

一次二階矩法是目前求解結(jié)構(gòu)可靠性分析的主要計(jì)算方法之一,該方法要求功能函數(shù)對(duì)隨機(jī)變量的偏導(dǎo)運(yùn)算。然而對(duì)于以有限元方法分析為主的橋梁結(jié)構(gòu),無(wú)法對(duì)其隱式功能函數(shù)進(jìn)行顯式求導(dǎo),限制了一次二階矩法的應(yīng)用。本文給出了隱式功能函數(shù)可靠度的隨機(jī)有限元解決方案,考慮了有限元方法和可靠度方法結(jié)合使用過(guò)程中,經(jīng)典一次二階矩法的改造問(wèn)題。算例表明,該方法能夠適用于基于有限元的結(jié)構(gòu)可靠度分析,并在求解過(guò)程中給出隨機(jī)變量的敏感系數(shù)。

介紹了面向?qū)ο蟮幕靖拍詈兔嫦驅(qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法,并按這種方法建立了巷道圍巖變形有限元的模型的類,給出了主要類的c++語(yǔ)言描述的代碼,并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于windows98/2000/nt操作平臺(tái)的巷道圍巖變形有限元分析軟件,主要相關(guān)類包括總體類、單元類、網(wǎng)格類、矩陣類、節(jié)點(diǎn)類等,并給出了基本的程序框架和相關(guān)代碼。

有限元極限分析法的發(fā)展及其在巖土工程中的應(yīng)用——有限元極限分析法具有有限元法與經(jīng)典極限分析法兩者的優(yōu)點(diǎn)　　特別適用于巖土工程設(shè)計(jì)（邊(滑)坡、地基、隧道）變革巖土工程設(shè)計(jì)方法

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對(duì)復(fù)合材料開(kāi)孔層合板有限元建模過(guò)程中網(wǎng)格劃分方法進(jìn)行量化研究。應(yīng)用參數(shù)化的方法建立多種板寬孔徑比、多種鋪層比例的開(kāi)孔層合板模型,逐級(jí)調(diào)整網(wǎng)格密度,計(jì)算單軸拉伸載荷作用下孔邊最大應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù)有限元結(jié)果,結(jié)合牛頓插值的數(shù)值計(jì)算方法,模擬出開(kāi)孔層合板合理的網(wǎng)格密度劃分方程。然后,對(duì)該網(wǎng)格劃分方程下計(jì)算的數(shù)值解進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證與解析解驗(yàn)證。結(jié)果表明,這種網(wǎng)格密度劃分方程能有效地降低計(jì)算誤差,可以在板寬孔徑比大于3的復(fù)合材料開(kāi)孔層合板的有限元計(jì)算中廣泛使用。

隨著cad技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，如何利用cad技術(shù)來(lái)解決巖土工程問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分，將技術(shù)人員從手工劃分網(wǎng)格和讀入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的繁瑣勞動(dòng)中解放出來(lái)，這一直是巖土工作者關(guān)心的問(wèn)題。針對(duì)上述情況，本文介紹了在autocad2000環(huán)境下，進(jìn)行有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分的技術(shù)。其思想是先整體剖分網(wǎng)格，再讓網(wǎng)格局部適應(yīng)。

巖土結(jié)構(gòu)與巖土體的界面及巖土體中存在的節(jié)理、滑動(dòng)面等各類接觸面的模擬是巖土計(jì)算中一個(gè)重要但尚未很好解決的問(wèn)題,應(yīng)用虛功原理建立接觸問(wèn)題的計(jì)算公式,發(fā)展了相應(yīng)的有限元計(jì)算方法,并用該法計(jì)算了擋墻土壓力、單樁承載力、盾構(gòu)法施工的隧道等問(wèn)題,證明了該法求解巖土工程問(wèn)題的可行性及有效性。

有限元極限分析法兼有數(shù)值分析法與經(jīng)典極限分析法兩者的優(yōu)點(diǎn),特別適用于巖土工程的分析與設(shè)計(jì)。20世紀(jì)初,國(guó)內(nèi)巖土工程界應(yīng)用國(guó)際上通用程序,大力發(fā)展有限元極限分析法并拓寬其在巖土工程中的應(yīng)用。在基本理論研究、提高計(jì)算精度、拓寬應(yīng)用范圍及工程實(shí)際應(yīng)用等方面取得了很大成績(jī)。重點(diǎn)介紹作者及其合作者的一些研究成果。主要包括巖土工程安全系數(shù)定義、方法原理、整體失穩(wěn)判據(jù)、強(qiáng)度準(zhǔn)則的推導(dǎo)、選用及提高計(jì)算精度等方面的研究。應(yīng)用范圍從二維擴(kuò)大到三維,從均質(zhì)土坡、土基擴(kuò)大到有節(jié)理的巖質(zhì)邊坡與巖基,從穩(wěn)定滲流擴(kuò)大到不穩(wěn)定滲流、從邊坡與地基工程擴(kuò)大到隧道、還用于尋找邊(滑)坡中的多個(gè)潛在滑面,進(jìn)行巖土與結(jié)構(gòu)共同作用的支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)仿真地基承載板載荷試驗(yàn)等應(yīng)用項(xiàng)目,以逐漸達(dá)到革新巖土工程設(shè)計(jì)方法的目的。

區(qū)間有限元在巖土工程中的應(yīng)用——考慮巖土工程中力學(xué)參數(shù)和荷載的不確定性，將它們視為未知但有界的物理量，用區(qū)間變量表示，以平面問(wèn)題為例建立了區(qū)間有限元方法。