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题名扩展有限元法(XFEM)及其应用
被引量：134
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作者
李录贤
王铁军
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机构
西安交通大学工程力学系机械结构强度与振动国家重点实验室
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出处
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2005年第1期5-20,共16页
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基金
国家自然科学基金(10125212和10472090)教育部跨世纪人才基金重点科技项目的资助项目
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文摘
扩展有限元法(extendedfiniteelementmethod,XFEM)是1999年提出的一种求解不连续力学问题的数值方法,它继承了常规有限元法(CFEM)的所有优点,在模拟界面、裂纹生长、复杂流体等不连续问题时特别有效,短短几年间得到了快速发展与应用.XFEM与CFEM的最根本区别在于,它所使用的网格与结构内部的几何或物理界面无关,从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格剖分所带来的困难,模拟裂纹生长时也无需对网格进行重新剖分.重点介绍XFEM的基本原理、实施步骤及应用实例等,并进行必要的评述.单位分解概念保证了XFEM的收敛,基于此,XFEM通过改进单元的形状函数使之包含问题不连续性的基本成分,从而放松对网格密度的过分要求.水平集法是XFEM中常用的确定内部界面位置和跟踪其生长的数值技术,任何内部界面可用它的零水平集函数表示.第2和第3节分别简要介绍单位分解法和水平集法;第4节和第5节介绍XFEM的基本思想、详细实施步骤和若干应用实例,同时修正了以往文献中的一些不妥之处;最后,初步展望了该领域尚需进一步研究的课题.
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关键词
水平集法
连续
集函数
单位分解法
收敛
裂纹尖端
剖分
物理
力学问题
几何
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Keywords
finite element method (FEM), extended finite element method (XFEM), partition of unity method(PUM), Level set method (LSM), discontinuous problem, crack/inclusion/void
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分类号
O241
[理学—计算数学]
G633
[文化科学—教育学]
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题名功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的解析解
被引量：16
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作者
王铁军
马连生
石朝锋
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机构
西安交通大学工程力学系机械结构强度与振动国家重点实验室
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2004年第3期348-353,共6页
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基金
国家自然科学基金(10125212)
教育部跨世纪人才基金资助项目.~~
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文摘
基于一阶剪切变形板理论,导出了热/机载荷作用下,位移形式的功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的控制方程,获得了问题的位移和内力的一般解析解.作为特例,分别研究了边缘径向固定和可动的夹紧和简支的4种实心功能梯度圆板,给出了它们的解,并分析了热/机载荷作用下解的形态,讨论了横向剪切变形、材料梯度常数和边界条件,对板的轴对称弯曲行为的影响.
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关键词
功能梯度材料
厚圆/环板
弯曲
剪切变形
高阶板理论
材料力学
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Keywords
functionally graded material (FGM), circular/annular plate, bending, shear deformation, higher- order plate theory
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
TB301
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名温度梯度场中梁的形变控制研究
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作者
马驰骋
张希农
谢石林
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机构
西安交通大学工程力学系/机械结构强度与振动国家重点实验室
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出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2012年第2期181-185,共5页
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文摘
5介绍了一种新型的压电作动器—层叠式压电作动器,并使用这种作动器对温度场中的梁进行了形状控制研究。根据哈密顿原理,得到了粘贴有层叠式压电作动器的梁结构的控制方程,进行了数值仿真,并且用Comsol软件进行了模拟,两者的结果基本一致。对压电作动器的控制电压进行了优化,得到了最优控制电压。由于层叠式压电作动器的控制力与压电片的层数成二次函数关系,当控制电压恒定时,层叠式压电作动器的控制力随着压电器层数的增加而迅速减小。使用层叠式压电作动器可以在比其他作动器更小的电压下取得更好的控制效果。通过与普通压电作动器的比较,可以发现层叠式压电作动器可以有效地降低作动器的施加电压,而且可以显著增强控制效果。这种形状控制方法为应用层叠式压电作动器进行薄壁结构的形状控制提供了理论基础。
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关键词
温度梯度
形状控制
层叠式压电作动器
优化
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Keywords
thermal gradient
shape control
laminated piezoelectric actuators
optimization
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分类号
TB535.1
[理学—声学]
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题名十字弦结构非线性自由振动的频率分析
被引量：2
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作者
潘渤
尚福林
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机构
西安交通大学工程力学系
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出处
《工程力学》
EI
CSCD
北大核心
2012年第11期26-32,共7页
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文摘
该文研究了十字交叉弦几何大变形的非线性自由振动问题。首先根据哈密顿原理推导了控制其自由振动的运动方程,然后采用摄动方法求解了该弦的非线性耦合固有频率。通过将求得的非线性耦合固有频率解析解与各单弦的非线性频率解析解进行比较发现,非线性耦合频率的解析解除了具有非线性特性,还反应了各子结构对整体结构频率的影响,即存在耦合特性。并且,当一个子结构自身参数改变时,整体结构的频率也会发生变化,但是变化的幅度小于子结构的变化幅度,即耦合特性增加了十字弦系统的稳定性。
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关键词
十字弦
非线性
自由振动
摄动方法
耦合特性
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Keywords
cross string
nonlinearity
free vibration
perturbation method
coupling effect
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分类号
O322
[理学—一般力学与力学基础]
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