作者:陈明飞; 刘坤鹏; 靳国永; 张艳涛; 叶天贵; 刘志刚 期刊:《应用数学和力学》 2020年第02期
基于平面应变理论,利用等几何有限元方法分析了弹性边界条件下面内功能梯度三角形板的面内振动特性.板的材料属性沿厚度方向呈均匀分布,而在面内方向呈任意指数梯度变化.采用非均匀有理B样条(NURBS)基函数对三角形结构进行等几何建模和位移描述,实现了三角形板几何设计和振动分析的无缝衔接.在三角形板边界上引入虚拟弹簧约束并通过调节虚拟弹簧刚度,实现任意边界条件的施加.通过不同的单元细化方案和对比算例,验证了等几何方法的...
作者:常汉江; 王碧; 罗凯; 田强; 胡海岩 期刊:《深空探测学报》 2017年第04期
为了对单模块桁架索网天线展开动力学进行建模,首先,基于力密度法提出一种考虑桁架弹性变形的索网找 形方法:渐近迭代力密度法;其次,基于绝对节点坐标法建立衍架刚柔耦合模型,采用等几何分析方法建立索网非线性有 限元模型,进而根据第一类拉格朗日方程建立天线刚柔耦合系统动力学方程,并采用广义-α方法对动力学方程进行高效数 值积分;最后,对析架索网天线展开过程的动力学特性进行了研究和分析.研究结果表明:索网找形方案满足天...
作者:丁虎 期刊:《哈尔滨工程大学学报》 2019年第04期
为研究带圆开孔功能梯度矩形板的自由振动特性,基于一阶剪切变形理论及等几何分析建立了计算模型,采用精确几何建模的非均匀有理B样条(NURBS)基函数描述场变量,实现了计算机辅助设计(CAD)与有限元分析(FEA)的无缝结合。与相关文献对比验证了该方法的精确性,并讨论了边界条件、梯度指数、长宽比、板厚度及开孔半径对矩形板固有频率的影响。数值算例表明,等几何分析具有较高的精度,能有效求解带圆开孔功能梯度板的振动问题。
2018年8月3~5日,由大连理工大学发起并主办的等几何分析与网格生成国际会议在海创大连科技交流中心举办。等几何分析的主要思想是将几何建模和物理仿真的数据结构统一成样条表示,具有颠覆有限元法的潜力,这一新兴学科已成为当前计算机辅助设计、计算力学的研究前沿和热点。同时,等几何分析需要将物理实体用体样条来表示,将实体转换成体样条需要借助于结构化的六面体网格。等几何分析和网格生成紧密相关。
作者:柏硌; 赵罡; 王伟; 杜孝孝; 郭马一 期刊:《计算机辅助设计与图形学学报》 2018年第10期
为解决零亏格边界网格模型的T样条实体重建问题,提出一种基于八叉树细分和渐进迭代最小二乘拟合算法的T样条实体构建算法.首先给出一种基于体-面-边-点4层几何拓扑的T样条实体数据结构和节点矢量计算算法;接着对边界网格进行参数化,在单位参数立方体和网格模型之间建立参数映射关系,并且采用MVC方法保证参数化结果的单射无自交性;最后实现T样条实体的渐进迭代最小二乘拟合.对sphere模型,head模型和bunny模型进行测试,实现了基于边...
作者:张洪海; 莫蓉; 万能 期刊:《计算机辅助设计与图形学学报》 2019年第03期
为简化等几何分析中多种场约束的添加问题,提出一种等几何配点法,并将其应用于电磁涡流场问题.针对磁矢位散度为零的条件、未来形状优化需求及电磁力后处理需求,在求解过程中取4个措施:(1)将高斯积分点选为配点;(2)应用BEM-FEM耦合方法的变形形式来处理电磁场外边界;(3)将多出的配点方程看做约束;(4)应用QR分解法求解所形成的过约束矩阵方程.数值算例结果表明,该方法适用于多种约束下的偏微分方程求解问题.
作者:张中林; 方美娥; 刘梦婷 期刊:《计算机辅助设计与图形学学报》 2018年第08期
引入基于推广B 样条的等几何分析方法对二维弹性问题进行边界元分析. 首先使用推广B 样条表示待分析的问题域, 可以精确地表示待求域的圆弧边界; 然后使用边界积分方程对边界未知量求解, 将求得的位移通过细分方法插值到边界上; 最后通过重心坐标法求得域内解, 减少计算复杂度, 提高了计算的精确度. 分片测试及其他实例结果证实了该方法的有效性.
作者:张勇; 林皋; 刘俊; 徐喜荣 期刊:《电波科学学报》 2012年第01期
利用等几何分析思想通过加权余量法对静电场控制方程进行弱化,推导出静电场的等几何分析方程,提出了一种分析静电场问题的高精度方法。将此方法应用于求解偏心柱面静电场问题,并对计算结果与解析解和经典的有限元方法比较,结果表明:此方法具有自由度少、精度高、收敛速度快的优点。
作者:沈乐; 夏阳; 钮钐铦; 木云飞 期刊:《压力容器》 2018年第08期
管道系统的安全性是核电站中的重要问题。利用自主开发的等几何分析程序计算管道模型在不同工况下的内力、位移和固有频率,并与商用软件进行了对比证明其有效性。等几何分析利用样条基函数精确地描述管道几何,管道几何可以从CAD中直接导出,不需要传统有限元中的网格划分操作。等几何分析具有几何精确特性和高阶连续性,可方便计算高阶导数值,计算效率高,与传统有限元方法相比具有独特的优点,可有效应用于核电厂管道系统的安全性评估...
作者:刘程; 赵文畅; 陈磊磊; 陈海波 期刊:《计算力学学报》 2018年第05期
基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模技术,边界物理量同样用NURBS基函数插值,推导出三维声场等几何边界积分方程。进一步以控制点为设计变量,用直接微分法推导出等几何敏感度边界积分方程,给出声场声压对形状参量的敏感度。针对边界积分方程中的超奇异积分,使用奇异相消技术并结合Cauchy主值积分和Hadamard有限部分积分处理,给出了超奇异积分的NURBS插值半解析表达式。数值算例验证了本文算法求解声学结构形状敏感度的有效...
作者:刘慧善; 朱灯林 期刊:《机械设计与制造工程》 2018年第05期
以等几何分析方法的计算过程作为参考,介绍了等几何分析方法壳单元几何模型的构造和在等几何分析方法中坐标系的定义求解;推导了两种RM壳单元IGA位移插补方法,并将其应用于典型的板壳结构静力学分析。分析结果表明,在单元划分较细的情况下,两种位移插补方法的插补精度基本一样,第二种插补模型的计算效率更高。静力学分析结果与ANSYS分析结果一致,验证了两种位移插补方法的正确性。
梁结构在工程中应用广泛,梁结构的仿真分析是计算力学的一个重要研究内容。该文研究了复杂三维曲梁结构的等几何分析方法,首次应用拟协调有限元中的多套函数技术,使用降阶基函数逼近梁内应变项,解决复杂三维曲梁结构仿真中的闭锁问题。利用全局坐标系列式方法,避免了单元刚度阵组装时的复杂坐标变换过程,提高计算效率。使用多片NURBS(非均匀有理B样条)数据表示复杂三维梁结构,可精确描述曲梁结构的几何形状,与有限元方法等仿真技术...
作者:刘宏亮; 杨迪雄 期刊:《计算力学学报》 2018年第02期
建立了一种IGA-SIMP框架下的连续体结构应力约束拓扑优化方法。基于常用的SIMP模型,将非均匀有理B样条(NURBS)函数用于几何建模、结构分析和设计参数化,实现了结构分析和优化设计的集成统一。利用高阶连续的NURBS基函数,等几何分析(IGA)提高了结构应力及其灵敏度的计算精度,增加了拓扑优化结果的可信性。为处理大量局部应力约束,提出了基于稳定转换法修正的P-norm应力约束策略,以克服拓扑优化中的迭代振荡和收敛困难。通过几个典型...
作者:过斌; 葛建立; 张鸿浩; 杨国来 期刊:《南京理工大学学报》 2015年第05期
该文根据身管内膛的结构特征将膛线身管分块,选用非均匀有理B样条(NURBS)基函数建立分块的身管三维等几何模型,通过块缝合技术将其合并为完整的膛线身管等几何模型,精确地保留了身管内膛的结构特征。参照标准有限元方法对膛线身管模型施加载荷和约束,进行等几何分析。并将膛线身管的等几何模型及计算结果与有限元模型及结果进行了对比,等几何方法表现出极大优越性。在静态分析的基础上,通过施加动态载荷,得到了膛线身管的振动位...
作者:刘正堂; 陈兴; 邓益民 期刊:《机械制造》 2017年第06期
等几何分析是传统有限元分析的一种拓展。给出基于等几何分析的二维线弹性问题具体解决过程,同时考虑基函数阶数对精度的影响,与传统有限元分析结果进行比较,确认等几何分析在解决二维线弹性问题时的有效性及精确性。
作者:陈龙; 樊兴旺; 王猛; 徐岗 期刊:《计算机辅助设计与图形学学报》 2017年第04期
不同于已有的从CAD模型出发构建体参数化模型的思路,为了进行等几何分析,从二维有限元四边单元网格模型出发,重建该网格模型对应的参数化模型.首先利用现有CAE软件生成有限元四边单元网格模型;然后进行网格预处理提取单元之间的拓扑信息,并依据规则实现网格单元规范合并、子域自适应合并、子域边界生成等操作,生成多个零亏格四边子域;最后利用边界插值算法和内点优化算法实现子域参数化.通过多个实例验证了文中算法的有效性;为有限...
作者:王现辉; 乔慧; 张小明; 谷金良 期刊:《计算物理》 2017年第01期
将基于一类局部双变量B样条函数的等几何分析方法和Burton-Miller方法相结合,分析三维Helmholtz问题.对于某些从二维参数域映射到三维空间具有奇异点的参数曲面,该方法可以有效地避免奇异点处大量奇异与近奇异积分的计算.数值算例表明该方法具有较好的计算精度和计算效率.复杂问题的分析表明,该方法具有良好的工程应用前景.
作者:庞林; 林皋; 张勇; 王峰; 李建波 期刊:《计算力学学报》 2016年第06期
提出比例边界等几何分析SBIGA(Scaled Boundary IsoGeometric Analysis)方法来求解热传导问题。SBIGA兼具比例边界有限元和等几何分析的优势,特别适用于求解包含无限域和奇异物理场的问题。该方法造型十分方便,在径向具有半解析性质,仅需在计算域边界上用NURBS基函数自然离散,为实现CAD/CAE无缝融合提供了新的途径,大大节约前处理和计算耗时。此外,SBIGA无需进一步与CAD系统数据交换就可以保型细分。三个基准算例证明了其...
作者:王选; 胡平; 祝雪峰; 盖赟栋 期刊:《力学学报》 2016年第06期
在许多如大坝、桥梁等大型土木工程结构中,结构的自重是初始设计阶段必须考虑的重要载荷之一,因此研究自重载荷作用下的结构拓扑优化设计问题具有十分重要的意义. 针对考虑自重载荷作用的拓扑优化问题所面临的主要困难,总结了现有处理考虑自重载荷的拓扑优化问题的三类主要方法;提出一种基于非均匀有理B 样条(non-uniform rational B-splines,NURBS) 基函数插值的拓扑描述函数方法,基于此方法研究了考虑设计依赖自重载荷作...
作者:徐曼曼; 王书亭; 吴紫俊; 罗年猛 期刊:《计算机辅助设计与图形学学报》 2016年第09期
针对等几何分析方法计算过程中的积分效率严重制约计算效率的问题,提出一种基于基函数分类重用的积分方法.首先通过均匀B样条基函数的性质将基函数分类,然后通过支撑域的线性变换实现了基函数的重用,最后采用适合等几何分析的精确高斯积分方法,在保证计算精度的同时显著提高积分效率.数值算例结果表明,该积分方法是可行的和有效的.