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《西北工业大学》 2006年
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无网格—有限元耦合法研究及其断裂力学应用

贾亮  
【摘要】:无网格伽辽金法(EFGM)是基于移动最小二乘法的一种用来求解偏微分方程非常有效的方法,在处理诸如高度大变形、裂纹动态扩展等有限元法(FEM)较难解决的问题时有其独特的优势,但是存在处理边界条件复杂,计算量大的不足,将无网格法同有限元耦合可以解决这些缺点,极大的提高计算效率。 本文首先分析研究无网格方法、无网格同有限元耦合方法在国内外的发展历史和现状,对EFGM法进行了较为深入的研究,探讨了权函数中参数的选取对EFGM法精度的影响。针对最为常用的高斯型权函数,有效地引入一个综合控制因子反映权函数的紧支性,并经算例验证了控制因子的有效性。其次,深入研究基于积分弱形式的EFGM—FEM耦合方法,详细推导了刚度方程,指出其理论推导中的不足,并进行了修正。再次,基于广义单元的概念,提出EFGM—FEM直接耦合方法,该方法不需要构造过渡区形函数,也没有引入拉格朗日乘子,实现简单,计算量小,算例证明其可以很好的保证精度,具有较好的工程应用前景。最后,将EFGM—FEM直接耦合方法同直接位移法结合计算了典型结构的应力强度因子,并同手册解进行比较,证明了方法的有效性及正确性。 同时,本文使用APDL语言编制了前处理程序,使用C++语言编制主体计算程序,使用Matlab进行后处理,并实现了三者之间的接口,程序通用性好,计算功能强,为程序的软件化奠定了坚实的基础。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O346.1

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘壮添;工程结构的FEM-MFREE耦合计算研究[D];昆明理工大学;2008年
2 刘朋;基于有限元的大型磨机回转体疲劳寿命研究[D];河南科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 周瑞忠,周小平,缪圆冰;具有自适应影响半径的无单元法[J];工程力学;2001年06期
2 刘欣,朱德懋,陆明万,张雄;基于流形覆盖思想的无网格方法的研究[J];计算力学学报;2001年01期
3 庞作会,葛修润,郑宏,王水林;一种新的数值方法——无网格伽辽金法(EFGM)[J];计算力学学报;1999年03期
4 曹国金,姜弘道;无单元法研究和应用现状及动态[J];力学进展;2002年04期
5 庞作会,葛修润,王水林,郑宏;对无网格伽辽金法(EFGM)的两点补充[J];岩石力学与工程学报;1999年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈泽宇;吕文阁;杜健辉;;裂纹顶端塑性区内方向应变能的裂纹扩展准则[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年04期
2 张伟星;正交各向异性薄板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年02期
3 张伟刚;;弹性地基上钢筋混凝土板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年02期
4 张伟刚;;钢筋混凝土板分析的边界无单元法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年03期
5 高学军;朱一丁;;基于紧支径向基函数的局部径向点插值方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年03期
6 任学军;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
7 茆会勇,黄长安;孔边应力应变场的弹塑性有限元分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年04期
8 刘余德;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑;2010年05期
9 宋康祖;张雄;陆明万;;MESHLESS METHOD BASED ON COLLOCATION WITH CONSISTENT COMPACTLY SUPPORTED RADIAL BASIS FUNCTIONS[J];Acta Mechanica Sinica;2004年05期
10 A.K. Soh;H.C. KIM;J.J. Lee;;Analysis of piezoelectric ceramic multilayer actuators based on an electro-mechanical coupled meshless method[J];Acta Mechanica Sinica;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何书韬;赵耀;;周向表面裂纹损伤海洋平台圆柱壳的拉载弹塑性解[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
2 王杰光;肖明贵;刘宝臣;;滑动最小二乘近似函数的拟合特性及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
3 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
4 卢波;丁秀丽;邬爱清;;自适应自然单元法研究——自适应细化[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
5 徐曼琼;赵红平;黄虎;张瑾;;竹材的断裂特性研究[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
6 段静波;李道奎;尚国华;雷勇军;;裂纹尖端“加料”奇异单元周围的过渡等参单元研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 刘素贞;商植桐;陈海燕;杨庆新;杨晓光;;无单元法在二维电磁场数值计算中的初步研究[A];全国电工理论与新技术学术年会(CTEE'2001)论文集[C];2001年
8 杜效鹄;段云岭;;准脆性材料中强不连续问题的数值方法若干应用及其研究进展[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
9 王文庆;韩崇昭;;一类结构不确定组合系统的鲁棒镇定[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
10 崔晓玲;杨菊生;;结构应力分析发展述评[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
4 刘艳萍;焊接桥梁钢疲劳裂纹扩展行为研究[D];华中科技大学;2010年
5 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
6 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
7 林荣伟;CFL加固RC梁疲劳裂纹扩展规律及寿命预测[D];华南理工大学;2010年
8 乔华;Arlequin构架下结构多尺度数值模拟[D];浙江大学;2011年
9 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
10 沙丽荣;基于正交基神经网络的结构可靠性分析[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
2 曹俊伟;基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳强度研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘博;自然元方法的分析及其在偏微分方程中的应用[D];湘潭大学;2010年
4 朱传锐;基于扩展有限元和水平集理论的裂纹扩展问题研究[D];河南理工大学;2010年
5 康杰;单颗粒脆性材料冲击破碎三维数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
6 甘文兵;基于有限元和断裂力学的起重机结构故障诊断[D];武汉科技大学;2010年
7 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年
8 刘壮添;工程结构的FEM-MFREE耦合计算研究[D];昆明理工大学;2008年
9 冯玲兵;基于有限元分析的绉片机辊筒横压力的数学模型研究[D];昆明理工大学;2009年
10 张俊贤;题解无网格法及其与有限元法的比较研究初步[D];烟台大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 骆红云,钟群鹏,张峥;在役钢结构概率安全评定方法[J];北京航空航天大学学报;2005年08期
2 张卫国;田洪;宓为建;刘园;董良才;;随机波浪力谱及结构件裂纹扩展研究[J];中国工程机械学报;2009年01期
3 康颖安;;断裂力学的发展与研究现状[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2006年01期
4 蔡小平,杭听南,陈晓亮,石海林,杭海峰;钢结构的损伤安全分析[J];工业建筑;2005年S1期
5 ;矿山机械制造工业发展的特点[J];工程机械;2010年05期
6 戴成元;;基于无单元伽辽金法的混凝土梁裂缝分析[J];华东公路;2006年02期
7 袁熙;李舜酩;;疲劳寿命预测方法的研究现状与发展[J];航空制造技术;2005年12期
8 滕宏珍,刘学俭;极限载荷控制技术在中、大吨位起重机上的应用[J];建设机械技术与管理;2005年02期
9 郭子利;王会刚;李振虎;王保生;;基于ANSYS球磨机筒体有限元分析[J];机床与液压;2009年07期
10 张雄,宋康祖,陆明万;无网格法研究进展及其应用[J];计算力学学报;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 周津慧;重大设备状态检测与寿命预测方法研究[D];西安电子科技大学;2006年
2 张敦福;无网格GALERKIN方法及裂纹扩展数值模拟研究[D];山东大学;2007年
3 张国庆;零件剩余疲劳寿命预测方法与产品可再制造性评估研究[D];上海交通大学;2007年
4 孙远韬;机械结构裂纹诊断的数值分析方法与应用研究[D];武汉理工大学;2008年
5 王旭亮;不确定性疲劳寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王志华;有限元与无单元耦合法在电磁场数值计算中的应用研究[D];河北工业大学;2006年
2 张宁;球磨机CAE技术应用研究[D];吉林大学;2006年
3 吴坤铭;功能梯度材料断裂分析的一种计算模型及其应用[D];合肥工业大学;2007年
4 黄朝琴;无网格法理论与应用研究[D];中国石油大学;2007年
5 谢志东;结构疲劳强度分析及工程应用[D];浙江大学;2008年
6 黄晓阳;基于ANSYS的平板网架结构设置悬挂吊车疲劳载荷谱的编制[D];太原理工大学;2008年
7 曾婷;门座起重机载荷谱及裂纹扩展特性的研究[D];武汉理工大学;2009年
8 郭强;桥架类型起重机结构疲劳强度研究[D];武汉理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈建,吴林志,杜善义;采用无单元法计算含边沿裂纹功能梯度材料板的应力强度因子[J];工程力学;2000年05期
2 周瑞忠,周小平,缪圆冰;具有自适应影响半径的无单元法[J];工程力学;2001年06期
3 袁振,李子然,吴长春;无网格法模拟复合型疲劳裂纹的扩展[J];工程力学;2002年01期
4 李卧东,王元汉,谭国焕;无网格法在弹塑性问题中的应用[J];固体力学学报;2001年04期
5 张建辉,邓安福,王成;无单元法在弹性地基板计算中的应用[J];重庆建筑大学学报;1999年02期
6 刘欣,朱德懋,陆明万,张雄;基于流形覆盖思想的无网格方法的研究[J];计算力学学报;2001年01期
7 张湘伟,蔡永昌;一种改进的无单元方法[J];计算力学学报;2002年01期
8 庞作会,葛修润,郑宏,王水林;一种新的数值方法——无网格伽辽金法(EFGM)[J];计算力学学报;1999年03期
9 宋康祖,陆明万,张雄;固体力学中的无网格方法[J];力学进展;2000年01期
10 龙述尧;弹性力学问题的局部Petrov-Galerkin方法[J];力学学报;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜风春,刘瑞堂,张晓欣;三点弯曲试样动应力强度因子求解的振动分析方法[J];工程力学;2002年04期
2 胡卫华,吕运冰;周期性Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2002年01期
3 薛孟君,刘跃进,杨班权;胶补加筋板应力强度因子及胶层剪应力计算[J];力学与实践;2003年05期
4 董世明 ,汪洋 ,夏源明;中心裂纹圆盘集中载荷作用下的应力强度因子[J];中国科学技术大学学报;2003年03期
5 梁拥成,刘一华,刘小妹;一种确定应力强度因子的数值方法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2003年04期
6 刘金才,刘义山,王晓华;三角形截面管裂纹的应力强度因子[J];沈阳工业大学学报;2003年04期
7 苗一,谢禹钧;拉伸工字形截面梁腹板中心裂纹的应力强度因子[J];石油化工高等学校学报;2003年03期
8 谢禹钧,刘晓君,王晓华;复合结构圆柱钱币裂纹的应力强度因子[J];机械强度;2004年01期
9 董世明,夏源明;中心裂纹圆盘应力强度因子的测试误差分析[J];实验力学;2004年03期
10 郭树祥,许希武;任意多孔多裂纹有限大板的应力强度因子分析[J];固体力学学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王灿;孙士勇;陈浩然;;无网格法分析双材料中裂纹位置对应力强度因子的影响[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 董世明;王清远;舒尚文;;巴西圆盘试件应力强度因子研究的若干进展[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年
3 王勇;王钟羡;陈宜周;蒋家羚;;含裂纹圆筒体抗扭刚度和第三型应力强度因子的计算[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
4 韦昌芹;邵永波;;管节点中穿透裂纹的应力强度因子分析[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
5 董世明;王清远;舒尚文;;扁平巴西圆盘试件的应力强度因子分析[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
6 苏成;郑淳;;应力强度因子可靠度分析的响应面—蒙特卡罗法[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
7 邹广平;唱忠良;曲嘉;;紧凑拉伸试样应力强度因子的动态响应[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
8 刘贺翔;陈珂;毛灵涛;;测取不同缝长单缝有机玻璃梁应力强度因子的试验研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
9 程宸;万水;蒋正文;;基于界面力学的有限元方法计算正交各向异性材料的应力强度因子[A];第十九届玻璃钢/复合材料学术交流会论文集[C];2012年
10 南海顺;王保林;;纳米尺度下表面残余应力对应力强度因子的影响[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓宇;关于裂纹安全评定及TOFD检测标准的研究[D];北京化工大学;2012年
2 高志文;高温超导块材在电磁力作用下的断裂特性理论研究[D];兰州大学;2008年
3 贾宏志;含裂纹结构加固问题中的哈密顿体系方法[D];大连理工大学;2012年
4 赵传宇;CFL加固钢板中表面裂纹扩展规律研究[D];华南理工大学;2013年
5 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
6 王立清;工程中含接触问题的孔边裂纹应力强度因子数值研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 刘钧玉;裂纹内水压对重力坝断裂特性影响的研究[D];大连理工大学;2008年
8 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨在林;SH波作用下半空间中夹杂与裂纹的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 周素霞;高速列车空心车轴损伤容限理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹彩凤;考虑接触问题的多孔含裂连接结构的应力强度因子分析[D];西北工业大学;2005年
2 王锋;三维应力强度因子分析及干涉预应力影响研究[D];西北工业大学;2007年
3 张盛明;双材料表面裂纹应力强度因子的数值研究[D];浙江工业大学;2010年
4 沈逸文;金属梯度材料裂尖应力强度因子研究[D];南京航空航天大学;2012年
5 陈建兵;用分域边界单元法双映射奇异元计算裂纹的应力强度因子[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 锁永永;对压力管道上几种典型裂纹形式力学特性的数值模拟分析[D];兰州大学;2012年
7 伍晓赞;涡轮转子接触应力分析及应力强度因子计算[D];中南大学;2006年
8 涂周杰;表面裂纹疲劳扩展和应力强度因子研究[D];华中科技大学;2006年
9 吕明月;双相压电体非圆孔边裂纹Ⅲ型动应力强度因子[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 王璐;基于有限元的管道内表面多裂纹干涉研究[D];东北大学;2010年
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