道路工程的有限元發(fā)展趨勢，以及其他可用于道路工_程的計(jì)算的方法及應(yīng)用課程論-免費(fèi)閱讀
【正文】 把有限差分法 應(yīng)用到瑞雷波的數(shù)值模擬中，突破了頻散方程只能研究簡單的層狀介質(zhì)模型的局 限性，對(duì)較復(fù)雜的地質(zhì)模型（包含空洞）也能進(jìn)行數(shù)值模擬和分析。我們將這一方法應(yīng)用于激光輻照下充壓柱殼的熱 /力耦合沖擊破壞響應(yīng) ,得到的模擬結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道有較好的吻合。 [13]古成中 ,吳新躍 .有限元網(wǎng)格劃分及發(fā)展趨勢 [J].計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索 ,2022,(03):248259. 摘要：總結(jié)近十年有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。 [8]劉英魁 .有限元分析的發(fā)展趨勢 [J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品 ,2022,(06):157. 摘要： 1965 年 有限元 這個(gè)名詞第一次出現(xiàn) ,到今天有限元在工程上得到廣泛應(yīng)用 ,經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史 ,理論和算法都已經(jīng)日 趨完善。 、程序面向用戶的開放性 隨著商業(yè)化的提高，各軟件開發(fā)商為了擴(kuò)大自己的 市場份額，滿足用戶的需求，在軟件的功能、易用性等方面花費(fèi)了大量的投資，但由于用戶的要求千差萬別，不管他們怎樣努力也不可能滿足所有用戶的要求，因此必須給用戶一個(gè)開放的環(huán)境，允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)軟件進(jìn)行擴(kuò)充，包括用戶自定義單元特性、用戶自定義材料本構(gòu)（結(jié)構(gòu)本構(gòu)、熱本構(gòu)、流體本構(gòu)）、用戶自定義流場邊界條件、用戶自定義結(jié)構(gòu)斷裂判據(jù)和裂紋擴(kuò)展規(guī)律等等。為此國外一些公司花費(fèi)了大量 的人力和物力開發(fā)非線性求解分析軟件，如 ADINA、 ABAQUS 等。由于結(jié)構(gòu)離散后的網(wǎng)格質(zhì)量直接影響到求解時(shí)間及求解結(jié)果的正確性與否，近 年來各軟件開發(fā)商都加大了其在網(wǎng)格處理方面的投入，使網(wǎng)格生成的質(zhì)量和效率都有了很大的提高，但在有些方面卻一直沒有得到改進(jìn)，如對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分和根據(jù)求解結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，除了個(gè)別商業(yè)軟件做得較好外，大多數(shù)分析軟件仍然沒有此功能。其次 ,對(duì)當(dāng)前典型網(wǎng)格劃分方法進(jìn)行科學(xué)地分類 ,結(jié)合實(shí)例 ,系統(tǒng)地分析各種網(wǎng)格劃分方法的機(jī)理、特點(diǎn)及其適用范圍 ,如映 射法、基于柵格法、節(jié)點(diǎn)連元法、拓?fù)浞纸夥ā缀畏纸夥ê蛼呙璺ǖ?。大多數(shù)的無網(wǎng)格近似函數(shù)不具有插值特性 ,因此無網(wǎng)格法本質(zhì)邊界條件的施加比有限元法繁瑣 . 詳細(xì)論述了近年來迅速發(fā)展的無網(wǎng)格法的理論基 礎(chǔ)及其在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用 `無網(wǎng)格法網(wǎng)格依賴性弱 ,避免了傳統(tǒng)的有限兒、邊界元等基于網(wǎng)格的數(shù)值方法中可能出現(xiàn)的網(wǎng)格畸變和扭曲 ,在一些有限元、邊界等方法難以較好處理的領(lǐng)域體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢 .以加權(quán)余量法為主線歸納了己有的 30 多種無網(wǎng)格法 ,各類無網(wǎng)格法的主要區(qū)別在于使用了不同的加權(quán)余量法近似函數(shù) .詳盡介紹了各種無網(wǎng)格近似方案 (包括移動(dòng)最小二乘近似、核近似和重構(gòu)核近似、單位分解近似、徑向基函數(shù)近似、點(diǎn)插值近似、自然鄰接點(diǎn)插值近似等 )和無網(wǎng)格法中常用的各類加權(quán)余量法 (伽遼金格式、配點(diǎn)格式、局部弱形式、加權(quán)最小二乘格式和邊 界積分格式等 ),并討論了數(shù)值積分方法和邊界條件的處理等問題 .在此基礎(chǔ)上較系統(tǒng)地總結(jié)了無網(wǎng)格在沖擊爆炸、裂紋傳播、超大變形、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、流固禍合、生物力學(xué)和微納米力學(xué)等領(lǐng)域的用 ,展示了無網(wǎng)格法相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)值方法的優(yōu)勢 . 目前道路工程主流的的計(jì)算方法包括有 無網(wǎng)格法，有限元法，離散元法。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。 [8]劉英魁 .有限元分析的發(fā)展趨勢 [J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品 ,2022,(06):157. 1965 年 有限元 這個(gè)名詞 第一次出現(xiàn) ,到今天有限元在工程上得到廣泛應(yīng)用 ,經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史 ,理論和算法都已經(jīng)日趨完善。 無網(wǎng)格法： 目前在土木工程領(lǐng)域 ,主要的大型通用有限元分析程序包括 ABAQUS,ANASYS,MARC 和ADINA 等 ,簡要介紹了上述軟件的現(xiàn)狀和特點(diǎn) ,為土木工程領(lǐng)域的相關(guān)分析研究奠定了理論基礎(chǔ) ,同時(shí)總結(jié)了各種大型 通用有限元分析程序的發(fā)展趨勢和方向。再次 ,闡述當(dāng)前網(wǎng)格劃分的研究熱點(diǎn) ,綜述六面體網(wǎng)格和曲面網(wǎng)格劃分技術(shù) 。自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分是指對(duì)三維實(shí)體模型程序能自動(dòng)的劃分出六面體網(wǎng)格單元，現(xiàn)在大多數(shù)軟件都能采用映射、拖拉、掃略等功能生成六面體單元，但這些功能都只能對(duì)簡單規(guī)則模型適用，對(duì)于復(fù)雜的三維模型則只能采用自動(dòng)四面體網(wǎng)格劃分技術(shù)生成四面體單元。它們的共同特點(diǎn)是具有高效的非線性求解器、豐富而實(shí)用的非線性材料庫， ADINA 還同時(shí)具有隱式和顯式兩種時(shí)間積分方法。 軟件開發(fā)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合 根據(jù)有限元軟件在裝備行業(yè)的應(yīng)用情況 ,有限元軟件之間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合必將更加有效推進(jìn)有限元技術(shù)的應(yīng)用 ,隨著數(shù)值模擬軟件的商業(yè)化和軟件公司開 發(fā)方向的專業(yè)化 ,各數(shù)值模擬軟件公司將會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的局面 ,以解決復(fù)雜裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造難題 關(guān)注有限元的理論發(fā)展，采用最先進(jìn)的算法技術(shù)，擴(kuò)充軟件的能，提高軟件性能以滿足用戶不斷增長的需求，是 CAE 軟件開發(fā)商的主攻目標(biāo)，也是其產(chǎn)品持續(xù)占有市場，求得生存和發(fā)展的根本之道。有限元的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化 ,就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體 ,實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對(duì)離散體進(jìn)行分析 ,得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析 ,這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。首先 ,研究和分析有限元網(wǎng)格劃分的基本原則 。 有限差分方法（ finite difference method） 其中的有限差分方法使用最為廣泛 ,該算法大多針對(duì)波動(dòng) 方程的近似方程進(jìn)行差分離散 ,能夠適應(yīng)任意復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)和速度變化 ,計(jì)算效率高 ,但存在計(jì)算精度低、頻散嚴(yán)重的現(xiàn)象計(jì)
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