非线性有限元法

摘要： [目的]针对过去对I型金属夹芯板的极限强度评估不完善的问题,提出一种采用BP人工神经网络的方法来定量确定各相关参数对I型金属夹芯板极限强度的影响。[方法]首先,采用非线性有限元法研究I型金属夹芯板在面内轴向压缩载荷条件下的极限强度;然后,构造BP神经网络以对不同面板柔度系数β_(p)、腹板柔度系数β_(w)和梁柱柔度系数λ下I型金属夹芯板的极限强度进行预测;最后,提出采用人工神经网络权值和偏置法预测I型金属夹芯板极限强度的公式。[结果]针对所计算的算例尺寸,显示采用BP神经网络方法的极限强度预测的均方差MSE和相关系数R分别为0.001 2和0.981 8,所构建的神经网络模型具有较好的预测精度,最大误差不超过10%。[结论]所得结论可为I型金属夹芯板在船体结构中的应用提供参考。

摘要： 为研究上层缺陷尺寸变化对海底管道剩余强度的影响,利用非线性有限元方法,采用塑性失效准则,模拟计算具有连续双层缺陷的海底管道剩余强度。根据计算结果,分析剩余强度的变化规律,并且将结果与采用ASME B31G—2012和DNVGL-RP-F101评价方法的结果进行对比。研究结果表明:在连续双层缺陷海底管道剩余强度随缺陷相对尺寸的变化过程中,剩余强度的变化具有规律性。对该种类型缺陷管道,使用DNVGL-RP-F101方法的计算结果保守性低,优于使用ASME B31G—2012方法,采取合适的剩余强度评价方法,能够保障管道安全运行。

摘要： 为了合理地评估由实船改装的实体靶船极限强度,采用响应面-蒙特卡罗法结合非线性有限元法给出了一种考虑材料机械性能和结构腐蚀等参数不确定性的极限强度分析方法.通过实船计算表明:响应面设计点的合理选取,可以有效降低计算工作量并保证响应面拟合精度;实体靶船极限承载能力的概率分布更趋近于正态分布或对数正态分布.研究成果对于实体靶船极限强度评估具有借鉴意义.

摘要： 巴塘水电站泄洪洞导流洞进口边坡处于金沙江峡谷与巴楚河切割形成的三面临空山梁地带,岩体卸荷、风化发育,工程边坡开挖高度超过100 m,再加上底部跨度均超过20 m的泄洪洞和导流洞开挖,边坡稳定问题突出.为此,采用刚体极限平衡法对工程边坡抗滑稳定进行分析,并按照设计标准制定支护处理方案,同时,又采用三维非线性有限元法对边坡及洞室开挖过程中的变形稳定进行分析,结果表明,现有支护方案可使边坡满足稳定要求.目前,该边坡及下部洞室开挖已基本完成,整体变形稳定,达成预期截流目标.

摘要： 根据UR-S11A的相关要求,采用基于增量迭代的史密斯法和非线性有限元法,对10000 TEU集装箱船的极限强度进行了计算分析,得出船体中垂和中拱状态下的极限承载能力以及2种方法的计算结果差异.由于集装箱船的航速较高,具有显著的首部外飘,并且一阶垂向模态频率比常规船型低,容易引起颤振现象,计算中根据挪威船级社规范,考虑了颤振对于极限强度的影响,结果表明在不同剖面的极限弯矩均有较大增加.

摘要： 为了合理地评估由实船改装的实体靶船极限强度,采用响应面-蒙特卡罗法结合非线性有限元法给出了一种考虑材料机械性能和结构腐蚀等参数不确定性的极限强度分析方法.通过实船计算表明:响应面设计点的合理选取,可以有效降低计算工作量并保证响应面拟合精度;实体靶船极限承载能力的概率分布更趋近于正态分布或对数正态分布.研究成果对于实体靶船极限强度评估具有借鉴意义.

摘要： 大石峡联合进水口正面边坡开挖坡比1∶0.3,岩层陡倾岸外,走向与开挖边坡基本一致,为典型的顺层结构边坡,整体稳定性较差。通过采用二维、三维有限元法和刚体极限平衡法,对工程边坡整体及局部稳定进行分析,结果表明:按照初步设计阶段支护方案,各工况均满足规范要求,应重点关注顺层结构面控制的浅层块体失稳,同时应加强对1号变形体边坡加强监测,避免蓄水后变形进一步发展。

摘要： 文章以某地区上库混凝土面板堆石坝为研究对象,利用非线性有限元法对坝体的施工期、竣工期和蓄水期进行了详细模拟,研究了有无坝后任意料区对大坝应力变形特性的影响,给出了各物理量的变化过程.结果 表明,该抽水蓄能电站上库面板堆石坝及库盆的位移分布规律性较好,应力分布合理,未发现有特殊不利的性态,设计方案是合理的,其工作特性符合一般规律.

摘要： 拉裂松动岩体结构复杂,滑移失稳风险高,防治难度较大.本文结合我国西南地区某水电站水库库区内存在的拉裂松动岩体边坡的实际情况,采用非线性有限元法研究了该边坡的失稳破坏模式,结果表明,该拉裂松动岩体的潜在滑裂通道为条带型,宽度约为7～33米,下部的滑移通道沿着顺坡向的f1、f5、f11等软弱结构面,上部的后缘拉裂通道沿着V2类岩体走向.该拉裂松动岩体存在较大的滑裂失稳风险,应当采取加固处理措施.

摘要： 极性反转是换流变压器出线结构复合绝缘的一种特殊工作状态,极性反转时由于空间电荷作用可导致绝缘介质内部及界面处电场畸变,因此为较准确模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的极性反转瞬态电场,本文提出应用非线性有限元法对以上两种瞬态电场影响因素进行耦合分析.文中介绍了基于非线性有限元法的瞬态电场计算流程,并通过具有解析解的双层同轴复合绝缘结构模型验证了该方法的有效性;对实际换流变压器出线装置的油-纸-环氧浸渍典型复合绝缘结构建立了三维仿真计算模型,在考虑材料非线性条件下对其极性反转中的交流/直流电场变化过程进行了仿真分析.本文提出的非线性有限元法同样适用于交直流叠加等复合电压作用下的电场分布计算,其研究成果可为换流变压器出线结构的设计提供参考.

摘要： 目前，将非线性有限元技术运用于压力容器分析设计尚处在萌芽和探索阶段。本文从弹塑性力学基本概念、非线性有限元理论基础、压力容器规范条款、有限元软件的应用及实际工程分析实例等几个方面，探讨了非线性有限元法在压力容器设计中的工程应用和注意事项。

摘要： 本文重点介绍了用非线性有限元法的原理通过大型有限元软件，对521江海联运集装箱船进行数值模拟，来获得该船的极限弯矩，用该值来衡量该船的极限承载能力。首先运用软件Patran进行模型建造，再把建好的模型导入ABAQUS中运用位移法进行极限弯矩的计算。为了提高数值模拟的准确性和船体的极限强度，在以下几方面需要注意。(1)在选择载荷加载方式时，建议选择位移载荷法进行计算。(2)在模型中划分网格时，尽量用规则的四边形，四边形单元长宽比不超过3，三角形单元角度控制在30～150度之间。建议一个肋位的距离划分为两个网格。(3)建议用不同的初始弧长增量多次计算求极限弯矩的平均值，弧长大小尽量控制在0.05至0.1之间，不宜过大。(4)不同的舱段极限弯矩不同，应适当增加核心段模型，避免模型的舱段过短出现脆性断裂的破坏模式。(5)可以通过用高强度钢来增加材料的屈服强度，进而提高船体的极限强度。

摘要： 随着我国油气集输管线的不断增加,局部腐蚀导致的管道失效事故越来越多,目前,国内外还没有建立一套得到大家认可的完全适用于局部腐蚀的分析评价方法.笔者验证了非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,用该方法分析了局部腐蚀形貌、局部腐蚀直径以及局部腐蚀深度对管线失效位置、管线轴向和环向应力以及管线失效压力的影响,并以数值模拟数据为基础,分析了以B31G(修订版)、BS7910、DNV-RP-F101、以及近期开发的PCORRC为代表的均匀腐蚀评价规范对局部腐蚀进行评价的不足.

摘要： 由于至今非线性有限元法很难实现，多参数系统屈曲理论并不完善，屈曲理论仍有很多局限性，特别是结构系统的屈曲分析仍很难达到准确和精确，因此在设计时需要依靠正确的概念和经典理论的指导。rn 1.结构设计无法进行性能设计，所以只能对己经设计的结构进行行为分析，分析结构系统因软化而导致的破坏行为，判断是几何软化还是材料软化;rn 2.目前，结构系统屈曲分析的控制方程是经过线性化以后得到的近似方程，需要研究非线性分析和多参数系统屈曲理论。rn 3.系统的屈曲行为分析应当包括屈曲条件和屈曲的可能性分析、缺损的分析、临界荷载的确定、整体和局部屈曲的分析以及可能发生屈曲的壳体选择合理的缩减因子。rn 4.对于可能发生屈曲的系统，可以采用自动增量过程来跟踪荷载位移路线，可根据荷载位移路线的奇异点来确定临界荷载，并确定非线性临界荷载，但是必须首先判断系统是否可能发生屈曲，文中的荷载一等效屈曲位移路线的跟踪可以判断系统是否可能发生屈曲。rn 5.非线性临界轴压力是系统可能屈曲的极限。即使在多荷载作用下，只要系统的压内力小于非线性临界轴压力，便足够可靠。rn 6.根据模态耦合理论，如果分析能够表明系统的局部(杆件)屈曲先于整体屈曲，那么只需进行局部(杆件)屈曲的分析即可，而通常将杆件的局部屈曲以强度破坏的形式表示。

摘要： 本文以盘锦体育场索膜整体张拉结构为研究对象,对索膜整体张拉结构的结构成形进行了分析研究.应用非线性有限元法对其进行了找形分析,并选用不同的计算模型,对吊索高度、初始预应力度这两个主要参数进行了性能分析,研究了其对结构各主索索力及结构刚度的影响,为类似工程参数的取值提供一定参考.

摘要： 以薄壁方管为研究对象,采用比吸能和初始峰值载荷作为评价指标,应用非线性有限元法对不同晶胞数目薄壁方管进行仿真研究,通过响应面法分析了五晶胞管的长度和壁厚对比吸能的影响;对优化后的五晶胞管采用孔洞缺陷的方法来降低初始峰值载荷.结果表明:多晶胞方管的比吸能优于薄壁方管,且随着晶胞数目的增多,初始峰值载荷和比吸能也随着提高;优化后的五晶胞管比吸能为26.77kJ/kg,比优化前提高了15.6％;用孔洞缺陷的方法使优化后的五晶胞管初始峰值载荷降低了14.6％.结论:通过响应面优化,孔洞缺陷设计出的五晶胞管具有良好的吸能特性.

摘要： 提出了桩承式复合地基的基本概念和适用范围,并推导了初步设计方案的理论式;在此基础上,以电厂中平均堆载达220kPa的圆形煤场为例,通过对试验区有限元模型分析和物理试验的结果比较对照,提出了应用非线性有限元详细计算桩土分担比、承载力的方法.

摘要： 提出了桩承式复合地基的基本概念和适用范围,并推导了初步设计方案的理论式;在此基础上,以电厂中平均堆载达220kPa的圆形煤场为例,通过对试验区有限元模型分析和物理试验的结果比较对照,提出了应用非线性有限元详细计算桩土分担比、承载力的方法.

摘要： 提出了桩承式复合地基的基本概念和适用范围,并推导了初步设计方案的理论式;在此基础上,以电厂中平均堆载达220kPa的圆形煤场为例,通过对试验区有限元模型分析和物理试验的结果比较对照,提出了应用非线性有限元详细计算桩土分担比、承载力的方法.

摘要： 确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法，在牵引安装和张拉成形的施工过程中，作为机构的索杆系存在超大位移、机构位移和拉索松弛，采用常规的线性静力有限元法无法获得其施工阶段的静力平衡状态。采用非线性动力有限元法的找形分析，通过引入惯性力和粘滞阻尼力，建立非线性动力有限元方程，将难以求解的静力问题，转为易于求解的动力问题，并通过迭代更新索杆系位形，使索杆系的动力平衡状态逐渐收敛于静力平衡状态。索杆系在分析前处于静力不平衡状态，在分析中处于动力平衡状态，在收敛后达到静力平衡状态，即索杆系由初始的静力不平衡状态间断地运动(非连续运动)至稳定的静力平衡状态。

摘要： 本发明公开了一种基于磁滞模型的含非线性永磁电磁机构有限元仿真方法，所述方法为：S1：建立永磁体实际充退磁过程有限元仿真模型，并对磁感应强度矢量分布进行仿真；S2：确定永磁体不同区域的磁化方向；S3：建立非线性永磁体磁滞模型；S4：对非线性永磁体非饱和充磁下的磁滞回线进行建模，从而得到非线性永磁体非饱和充磁情况下的B‑H曲线；S5：基于FLUX，建立永磁体电磁机构的仿真模型，将B‑H曲线设置为模型中永磁体材料参数，再对所需求的各项继电器电磁参数进行仿真。本发明为现有的含非线性永磁电磁机构提供了一种可靠准确的仿真计算方法，该方法也可应用于其他含复杂充磁情况或复杂形状非线性永磁的电磁机构仿真计算中。

摘要： 压硬性非线性变化和剪缩突变特性材料振动累积变形的有限元仿真方法，涉及计量固体的变形领域。为了对压硬性非线性变化和剪缩突变特性材料的具体结构各部位在循环荷载下产生的累积变形进行仿真，立足于循环本构模型理论及数值实现方法，执行相关材料的振动累积变形的应变驱动的仿真步骤，同时向有限元程序提供一致弹塑性模量。本发明能够全面反映材料的压硬性非线性变化的行为；能够反映材料的剪缩趋势随剪应力发生突变的特性；仿真步骤能够与有限元程序对接；仿真步骤能够对材料的具体结构的各部位在循环荷载下产生的累积变形进行仿真；仿真步骤具有一阶精确性和无条件线性化稳定性；能够准确预测材料的长期累积轴向变形、剪切变形和体积变形。

摘要： 本发明公开了一种索网结构在非线性有限元分析中初始张力状态的构造方法，包括如下步骤：S1，选择索网与支撑结构的参数，在有限元仿真软件中模型创建；S2，根据给定的预张力建立索单元的初应力刚度矩阵，将此初应力刚度矩阵以三个单向弹簧等效，并参照格式要求迭加到索网结构的有限元模型中；S3，利用线性方法计算温度对张力的影响矩阵；S4，计算在给定的预张力下，以降温法模拟索网轴向张力时索网的单元温度，并将温度值作为已知单元温度条件完成预张力构造。

摘要： 本发明属于三维热传导有限元求解技术领域，具体涉及一种基于有限元算法的非线性接触热阻热分析求解方法。本发明针对目前热分析领域无法处理非线性接触热阻的弊端，将接触热阻问题转化为等效的边值问题，并提出一套新型非线性求解器，使用基于能量函数的牛顿‑拉夫逊方法对得到的有限元方程进行求解，通过在每步NR迭代中寻找一个最优的的近似值使得牛顿‑拉夫逊方法的总体迭代次数减少；在不改变原有模型的基础上，高效、规范、精确地实现了非线性接触热阻热分析求解。

摘要： 本发明提出了一种基于非线性有限元的薄膜褶皱强度评估方法及系统，所述评估方法包括以下步骤：S1，获取薄膜结构的褶皱应变，并构建用于评估薄膜结构褶皱强度的参数；S2，构建用于描述薄膜结构应力增量与应变增量之间关系的雅克比矩阵，并针对薄膜结构的不同受力状态，对雅克比矩阵进行赋值；S3，建立薄膜结构的有限元模型，对薄膜结构进行非线性有限元分析，获取褶皱应变；S4，对非线性有限元分析结果进行后处理，获取整体薄膜结构的褶皱强度因子。本发明提出一种薄膜结构褶皱强度评估方法，利用非线性有限元方法计算得到结果，可对薄膜结构褶皱问题进行初步的快速评估，有效改善薄膜结构的防褶皱性能。

摘要： 确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法，在牵引安装和张拉成形的施工过程中，作为机构的索杆系存在超大位移、机构位移和拉索松弛，采用常规的线性静力有限元法无法获得其施工阶段的静力平衡状态。采用非线性动力有限元法的找形分析，通过引入惯性力和粘滞阻尼力，建立非线性动力有限元方程，将难以求解的静力问题，转为易于求解的动力问题，并通过迭代更新索杆系位形，使索杆系的动力平衡状态逐渐收敛于静力平衡状态。索杆系在分析前处于静力不平衡状态，在分析中处于动力平衡状态，在收敛后达到静力平衡状态，即索杆系由初始的静力不平衡状态间断地运动(非连续运动)至稳定的静力平衡状态。

摘要： 本发明公开用于橡胶轴承蠕变分析的非线性有限元建模方法，包括：建立橡胶轴承非线性有限元模型，进行刚度与阻尼仿真计算；进行橡胶轴承刚度与阻尼试验，根据试验结果对橡胶轴承非线性有限元模型进行静态校准分析；在静态校准分析满足第一预设要求时，基于达到预设要求的橡胶轴承非线性有限元模型，建立橡胶轴承热固耦合非线性模型，并进行稳态与瞬态热力学仿真分析；进行橡胶轴承应力与温度试验，根据试验结果对橡胶轴承非线性有限元模型进行动态校准分析；在动态校准分析满足第二预设要求时，进行边界条件与载荷工况设置，并进行橡胶轴承蠕变仿真计算。本发明提高了橡胶轴承蠕变仿真精度，及用于橡胶轴承蠕变计算有限元仿真的实用性与可操作性。

摘要： 本发明公开了一种矢量转动球坐标参数化的非线性壳有限元建模方法，涉及非线性结构动力学、非线性有限元建模技术领域。该方法包括以下步骤：对薄壁三维结构进行二维中面壳抽取；将二维中面壳离散成规整四边形壳单元，所述四边形壳单元采用九节点二阶精度四边形壳单元；所述九节点二阶壳单元形函数中的五个参数在单元离散之后，在拉格朗日坐标系和矢量转动球坐标系下初始化各值；对所述壳单元建立结构运动控制方程。本申请提供了一种矢量转动球坐标参数化的非线性壳有限元建模方法。本申请技术方案将会定义中面法向矢量并直接推导壳的大变形与运动控制方程，建立新型几何精确壳单元。

摘要： 本发明公开了一种导弹气动热地面有限元分析及IPD非线性滑模控制方法，包括，基于高超声速导弹二维外流场和高超声速导弹飞行轨迹，通过有限元分析获取高超声速导弹气动热时序温度曲线；以石英灯为加热元件，建立地面结构热试验系统，并根据能量守恒定律，建立石英灯地面结构热试验系统数学模型；基于单输入单输出无模型控制超局部模型，引入非线性扩展状态观测器，实现对系统参数不确定性和外部扰动实时补偿，并构建闭环控制器IPD；利用石英灯地面结构热试验系统输出跟踪误差、非线性函数、混合分段趋近律，建立非线性全局滑模辅助控制器，消除非线性扩展状态观测扰动。