一、受冲薄壁结构动力效应的显式有限元分析（论文文献综述）
齐宗美[1]（2021）在《面向显式动力分析的螺栓简化建模方法研究》文中认为显式动力分析在冲击问题中被广泛使用,因其处理大变形、断裂等高度非线性问题的能力较强。对于显式动力分析,计算使用的时间步长和网格量均会显着影响计算耗时。其中,时间步长将受到最小单元特征尺寸和材料参数的影响。最小单元特征尺寸通常由细小零部件所控制。采用简化分析模型代替详细分析模型,可有效的克服最小单元特征尺寸过小问题,同时还可以降低分析模型的网格量。螺栓是一类常见的细小零部件。在显式动力分析中,若不考虑螺栓影响,将过高的估计连接处的刚度,而考虑螺栓影响,又会导致最小特征单元尺寸过小,分析耗时过长。因此,螺栓的简化分析模型建模方法得到了工程领域的广泛关注。然而,现有的螺栓简化建模方法对于基于显式动力分析的冲击问题仿真并不适用。为此,本文在传统螺栓简化方法的基础上,提出了改进的面向显式动力分析的螺栓简化建模方法,并采用数值仿真分析、试验测试等方式,验证了所提出方法的有效性及可行性。本文主要研究内容如下:首先,面向LS-DYNA分析平台,提出了两种经典螺栓简化建模方法的改进,分别为:1)壳-梁耦合螺栓简化建模改进方法;2)梁-梁耦合螺栓简化建模改进方法。具体改进及解决问题为:1)引入接触梁单元、壳单元解决了梁单元与实体单元之间的接触问题;2)选用多段式梁单元解决了梁单元变形不精确问题;3)通过增大局部壳单元的刚度方式克服了应力集中引发的壳单元非正常变形问题。之后,基于准静态问题,对改进螺栓简化建模方法开展了数值仿真测试及试验验证,分别考虑了轴向拉伸载荷和横向剪切载荷。两组载荷模型下的数值分析和试验结果显示,所提出螺栓简化模型所获结果与详细实体模型及试验测试所获结果基本一致。该结果验证了所提出的螺栓简化模型的有效性与可行性。本研究中,为了提高分析精度,采用代理模型技术,基于Matlab开发了指数材料模型参数优化辅助程序工具。最后,本研究将改进的螺栓简化建模方法应用于冲击载荷分析。研究中,首先基于简单分析模型对比了不同撞击速度下的简化模型与详细模型。数值结果显示,对于变形历史、应力水平等工程常用结构响应,所提出简化模型均与详细模型结果基本一致。进一步的,为了验证简化螺栓建模技术应用于复杂模型的可行性,本文将所提出方法用于一台完整的航空发动机模型,开展FBO载荷分析。分析结果显示,简化螺栓建模技术既可保证计算精度,又可节省分析计算时间提高分析效率。因此,所提出的螺栓简化方法具有良好的工程应用可行性。
霍鹏,李建平,许述财,杨欣,黄晗,范晓文[2]（2020）在《基于轻量化与耐撞性要求的薄壁管状结构研究进展》文中研究表明薄壁管状结构耐撞性研究是汽车工程、航空航天等领域中减轻结构质量、提高结构承载能力和抗冲击能力的重要研究之一。基于薄壁管状结构的材料特性、结构特性、数学优化模型等分析,阐述不同类型薄壁管状结构的加载情况、变形模式和吸能特性及其不同结构耐撞性的内在联系,提出利用结构仿生学原理进行薄壁管状结构耐撞性研究是未来安全与节能研究的重要方向和研究思路,为解决当前研究阶段所面临的挑战和未来发展的方向提供参考。
郭昆霖[3]（2020）在《山区河谷地形对高墩大跨桥梁地震反应的影响》文中研究表明山区地形多变,特别是河谷场地,跨山区河谷桥梁设计往往选择跨度大和高低墩组合的结构形式,而地震行波效应和地形效应导致的各墩底基础处地震动的差异会使这类桥梁结构反应变得非常复杂。而来自不同方向的地震波的传播和不同形状的河谷地形使得各墩底基础处地震动的差异各不相同,这就导致了桥梁结构反应变得更为复杂。因此,有必要分析这种差异对高墩大跨桥梁的地震反应影响。本文介绍了我国桥梁工程地震灾害特点,总结了桥梁地震破坏形式,简要评述了考虑地震行波效应、地形效应对场地地震动特性和桥梁结构地震反应的影响,以及高墩大跨桥梁多点激励地震反应分析方法等方面的相关研究成果,由此提出了本文的研究目的和研究内容,以对称与非对称的河谷地形场地及相应的高墩大跨混凝土连续刚构桥梁结构模型为研究对象,开展地震行波效应和地形效应对桥梁结构反应特征的影响研究。（1）以对称与非对称两个二维河谷地形场地为研究对象,建立了两个粘弹性场地地形有限元计算模型,利用显式有限元-有限差分方法开展场地地形地震反应计算分析,为后续开展高墩大跨桥梁结构地震影响研究提供地震动输入。分别考虑不同频谱特性的两条强震记录El Centro地震记录和Wolong地震记录作为地震入射波,并选取0°、30°、60°三个入射角度考虑地震波斜入射效应,计算得到了场地地形模型的地表面6个不同观测点（桥台及桥墩基础位置）的地震动加速度时程,并对比分析得到了两场地地表地震动变化特征和规律,包括地震动峰值加速度PGA的变化。（2）构建了高墩大跨混凝土连续刚构桥梁结构模型,考虑墩高对称和非对称两种结构模型和不同频谱特性的地震动输入,采用大质量法开展了桥梁结构反应数值模拟。分别计算了只考虑行波效应和同时考虑行波效应与地形效应两者情况对对称和非对称高墩大跨桥梁结构反应的影响,并进一步对比了对称与非对称桥梁结构对于行波效应及地形效应的敏感性。计算结果表明,地震行波效应及地形效应对桥梁结构地震反应有显着影响,导致对称结构桥梁的反应出现极为不对称性,也加大了非对称结构桥梁的反应的复杂性;地震行波效应及地形效应导致桥梁结构反应的内力改变出现非常不均匀的分布现象,而且与地震波入射方向有密切关系;桥梁主梁反应中高墩中间跨反应的剪力受到影响最大,而桥墩反应中中间的高墩墩底最大剪力和弯矩受到影响较大。跨河谷高墩大跨桥梁结构抗震设计时应充分考虑非一致地震动输入的影响,应对地震波入射方向及其不确定性的影响给予足够重视。（3）开展了只考虑考虑行波效应与考虑地形效应时桥梁结构各主要节点内力地震反应变化的趋势分析。在考虑地形效应时,地震波的入射角度对于地形效应对桥梁结构地震反应的影响程度产生重要影响,垂直输入时桥梁结构地震反应对于地形效应的影响更为敏感,单独考虑行波效应与地形效应均不能完全控制结构的最不利响应,对比发现行波效应与地形效应对主梁各节点轴力的地震反应影响差异较大;地震波的入射角度对考虑行波效应及考虑地形效应对桥梁结构地震反应的影响均有很大影响;在桥梁主梁高墩中间跨处,考虑地形影响的剪力增大幅度明显大于仅考虑行波效应影响的剪力增大幅度,工程实际中应重点关注主梁主跨中的剪力变化;考虑地形效应时,各节点地震反应比仅考虑行波效应时地震反应更加复杂。在考虑地形效应对桥梁结构地震反应影响时应对地震波的输入方向给予重点关注。
赵德宇[4]（2020）在《GCY470型调车机车碰撞仿真研究》文中指出随着地铁在我国越来越多的城市投入运营,其运行安全性也受到了人们的广泛关注。地铁车辆在运行中一旦发生碰撞,将会由于车辆具有的巨大惯性而造成严重的人员伤亡和财产损失,时有发生的碰撞事故在不断提醒人们,开展轨道车辆耐撞性研究已经刻不容缓。为此,本文以GCY470型地铁调车机车为研究对象,采用有限元数值仿真方法对机车的耐碰撞性能进行了分析研究。首先根据车体结构特点,建立了机车碰撞的有限元分析模型,随后利用有限元软件ANSYS 19.0对机车进行三种不同速度的正面碰撞和四种不同部位、不同速度的侧面碰撞仿真模拟,对碰撞过程中车体变形、碰撞界面力、加速度以及能量转换等响应的变化规律进行研究,并提出根据车轮抬升量配合轮对横移量的判断方法对机车的脱轨行为进行分析研究。根据碰撞分析结果,以双层结构薄壁管为基本吸能元件,设计了一种附加式吸能装置,并对装有吸能装置的机车进行了碰撞对比分析。分析结果表明:（1）在正面碰撞中,机车的碰撞响应随碰撞速度的增加而增大,当碰撞速度为25km/h,司机室的最大变形为231mm,碰撞界面力峰值为1754k N,最大碰撞加速度为52084mm/s2,其车体的最大变形和碰撞加速度均超过了标准要求,司机的人身安全受到了一定威胁;（2）当两机车的司机室部位发生侧面碰撞时,碰撞产生的变形主要出现在被撞击车的司机室侧墙处,当撞击速度为20km/h,其最大变形为31mm,碰撞中两机车分别在255ms和360ms时刻先后发生脱轨行为,其中被撞击车较撞击车先脱轨;（3）当机车侧面撞击另一机车车体中部时,碰撞产生的变形主要出现在被撞击车的中间侧墙处,当撞击速度为20km/h,其最大变形为37mm,碰撞中被撞击车未脱轨,但发生了侧滚运动,侧滚角度最大达到5.7°,撞击车则在275ms时刻发生了脱轨行为;（4）安装吸能装置后,当碰撞速度为25km/h,其吸能装置在碰撞中吸收的能量占机车吸收总能量的76.3%,同时碰撞界面力峰值和最大加速度也较优化前分别降低了20.8%和30.8%,优化后机车的耐撞性能满足标准要求。本文通过有限元数值仿真方法对调车机车的耐碰撞性能进行了分析研究,其研究结果为今后相关机车车体的耐撞性优化设计提供了一定的理论参考。
任春[5]（2020）在《改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究》文中认为随着汽车保有量的不断攀升,节能和安全已经成为汽车发展所面临的重大挑战,而汽车轻量化技术及其结构耐撞性设计也成为目前应对挑战的重要技术手段。考虑到汽车轻量化设计与结构耐撞性之间的矛盾和竞争关系,国内外学者与研究机构普遍希望将结构碰撞拓扑优化方法应用于汽车产品开发与概念设计中,以期在实现汽车结构轻量化设计目标的同时满足碰撞安全性要求。然而,汽车结构碰撞拓扑优化属于典型的结构非线性动力学响应拓扑优化问题,是最复杂的优化问题之一,现阶段尚没有形成一种公认有效的优化方法。基于等效静态载荷的结构优化方法能够充分利用线性拓扑优化理论的高效率优势和现有成熟商业软件的计算优势,得到了广泛的研究和应用。然而,该方法在解决结构大变形碰撞拓扑优化问题时同样存在计算效率和数值稳定性等亟待解决的问题,影响其进一步发展和深入技术应用。本文针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决结构碰撞拓扑优化问题时存在的计算成本高、优化效率低和数值不稳定等问题,提出相应的解决措施及改进方法,并通过简单结构设计实例验证了改进方法的优越性。在此基础上,将所提出的方法推广应用到某纯电动汽车前端系统正面碰撞工况下的关键结构拓扑优化设计中,建立了一种行之有效的汽车结构轻量化和耐撞性优化设计方法,实现了汽车结构耐撞性和轻量化水平提升,验证了本文所提方法的工程应用价值,同时为汽车结构耐撞性和轻量化设计提供了一种全新思路和实用方法。本文主要开展的研究工作及得出的相关结论如下:（1）从结构碰撞拓扑优化方法研究和应用研究两个方面对碰撞拓扑优化领域的国内外研究现状展开了综述,在此基础上对当前结构碰撞拓扑优化方法和应用技术的特点进行了分析和对比,并对这些领域存在的共性关键问题进行了总结,明确了本文的研究方法和应用领域并据此对论文组织结构及技术路线和各章节的内进行了介绍。（2）详细阐述了基于等效静态载荷的结构优化法驱动碰撞拓扑优化的完整过程和相关理论,系统总结了基于等效静态载荷的结构优化法在解决大变形碰撞拓扑优化问题时存在的问题和不足,深入剖析了导致这些问题和不足的原因,为后续开展等效静态载荷的改进研究奠定了理论基础。（3）针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决碰撞引起的结构塑性大变形拓扑优化问题时存在的计算成本高、优化效率低的问题,基于模型降阶理论对等效静态载荷进行改进,并提出了一种降阶等效静态载荷计算方法及基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化法,保留了等效静态载荷法的全部优点,避免了等效静态载荷作用在所有节点上以及整个模型参与碰撞分析和拓扑优化,从而有效降低了碰撞拓扑优化的计算成本、提升了优化效率,并通过简化的车身结构正面碰撞拓扑优化验证了该方法的优越性。（4）针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决碰撞引起的薄壁结构塑性大变形拓扑优化问题时存在的数值不稳定问题,基于线性极限分析的思想和能量原理对等效静态载荷进行改进,提出了一种等效线性静态载荷计算方法并在此基础上提出基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化法,实现了等效线性静态载荷的自适应缩放,保证了等效静态载荷作用下的结构拓扑优化始终保持在线性范围内,有效提高了结构碰撞拓扑优化的数值稳定性。最后将该方法应用于大变形碰撞工况下的吸能盒诱导结构优化设计,拓展了拓扑优化方法的应用范围,验证了该方法的有效性。（5）以某纯电动汽车的前端系统为研究对象,首先建立了该车前端系统正面碰撞有限元仿真模型并通过实车正面碰撞试验验证了有限元仿真模型的正确性和可靠性;然后在此基础上对该系统的碰撞安全性和碰撞特点进行了详细分析,确定影响正面碰撞安全性的关键结构及其存在的问题;接着将本文所提出的两种基于改进等效静态载荷（降阶等效静态载荷和等效线性静态载荷）的结构碰撞拓扑优化法综合应用到关键结构的碰撞拓扑优化中,建立了一种有效的汽车结构轻量化和耐撞性优化设计方法,实现了关键结构耐撞性和轻量化优化设计;最后,通过有限元模型重构将优化后的关键结构集成到原前端系统中,形成了优化后的前端系统正面碰撞仿真模型,并在相同条件下通过再次进行有限元碰撞仿真分析对比验证优化结构的有效性和本文提出的优化方法的工程应用价值。结果表明,运用所提出的结构碰撞拓扑优化方法可以在保持整车质量基本不变的情况下,实现正面碰撞工况下前端最大变形量减小13.31%,平均碰撞力和碰撞力效率分别增加15.51%和7.89%,有效兼顾了汽车结构轻量化和耐撞性设计要求。论文研究结果表明,本文提出的基于改进等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化方法可以有效平衡结构的轻量化和耐撞性、节约计算资源、提高数值稳定性,为汽车结构耐撞性和轻量化设计提供了一种全新思路和实用方法。论文建立的结构优化设计方法,有效解决了结构耐撞性和轻量化设计技术难题,为开展汽车结构轻量化和耐撞性设计提供了一种行之有效的技术路径。
许玲玲[6]（2020）在《杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用》文中研究表明杆件结构在实际工程中应用广泛,如框架结构、大跨空间结构、桥梁结构等。该类结构的力学行为主要包括:几何非线性行为、材料非线性行为、静动力行为、节点半刚性行为、断裂行为、接触碰撞行为等以及由以上行为构成的复合行为,如结构的局部破坏或连续性倒塌破坏等。现有数值计算方法准确处理单一结构力学行为已是一项困难的工作,若在此基础上再耦合多种行为会变得更加复杂。因此,为了对结构力学行为进行简单而精确的描述,本文以杆系离散单元法为分析手段,发展了适用于杆件结构的接触单元（如杆单元、梁单元等）,提出了一系列杆件结构力学行为的定量化模拟计算方法,包括弹性行为、弹塑性行为、强震倒塌模拟、半刚性节点模拟等。现有研究成果中均假定杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧仅用于描述纯剪力引起的纯剪切变形,然而杆件结构通常长细比较大,可忽略剪切变形的影响,即根据弯曲梁理论认为切向位移（即挠度）是由剪力产生的弯曲变形引起,并非由剪力产生的截面剪切变形引起。因此,基于上述假定推导出的接触单元切向接触刚度系数无法用于杆件结构问题的求解。本文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了各方向上接触刚度系数的计算公式。以此为基础,详细阐述了杆系离散单元的基本假定和概念,推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的杆系离散单元基本公式,为复杂结构力学行为模拟提供严谨的理论支撑。杆系离散单元法中几何非线性问题和动力响应的求解会自动包含在颗粒的运动控制方程中,是一个自然过程,无需特殊处理。基于此特征,文中构建了杆件结构静、动力弹性行为分析的统一计算框架,进一步细化了杆系离散单元模拟结构弹性行为时遇到的问题。详细给出了静、动力荷载的施加方式,并构造了动力荷载下杆系离散元的阻尼模型。对若干二维、三维杆件结构进行静、动力弹性非线性行为分析,这些行为包括几何大变形、大转动、阶跃屈曲、分叉、动力响应等,验证了杆系离散单元模拟杆件结构静、动力弹性非线性行为的优势及有效性。对于材料非线性问题,本文基于杆系离散单元塑性铰法提出了杆系离散单元精细塑性铰法,该法通过切线模量和截面刚度退化系数近似考虑残余应力对接触单元刚度的削弱。分别建立了两种杆系离散单元弹塑性分析方法的计算理论,包括屈服准则、弹塑性接触本构模型、加卸载准则以及内力超过极限屈服面后的修正方法。若干算例（包括桁架、简单梁、平面框架、空间框架以及单层网壳结构）的静力弹塑性行为分析表明,杆系离散单元精细塑性铰法可近似考虑构件的塑性发展,其计算精度明显高于塑性铰法,且不会显着增加杆系离散单元的计算量;当材料为理想弹塑性、截面分布塑性不明显时,相比于塑性区法,采用杆系离散单元精细塑性铰法“性价比”更高。为了定量化精确求解多点激励下大跨空间钢结构的倒塌破坏问题,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法。建立了可考虑地震作用应变率效应的弹塑性接触本构模型,实现了杆系离散单元法的多点激励,初步建立了杆系离散单元法的并行计算技术。以一个缩尺比为1/3.5的单层球面网壳振动台试验模型为计算对象,完成了多点激励下结构的倒塌破坏全过程定量化精确仿真。此外,该倒塌试验也可用于标定杆系离散单元法进行结构连续性倒塌分析时所采用的关键结构参数。进一步对梁柱节点的半刚性行为进行模拟,提出了一种能够有效进行具有半刚性节点的钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,并推导了可考虑半刚性连接的弹塑性接触本构模型。该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。梁柱节点的半刚性行为通过虚拟的弹簧单元进行模拟,该弹簧单元以线性分配的方式将梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度,进而根据能量等效原理得到了上述接触单元刚度的修正公式,并通过独立强化模型捕捉结构的滞回性能。通过多个经典算例验证了所提方法的正确性和适用性,且系统研究了半刚性连接钢框架的几何非线性、阶跃屈曲、材料弹塑性、动力响应、断裂等多种结构力学行为。通过理论推导、大量经典数值算例、大型振动台试验校核以及程序编写表明,杆系离散单元法具有较强的精确性、通用性和稳定性。本文实现了杆件结构研究领域中诸多非线性和非连续结构力学问题的定量化仿真与分析,完善和推进了杆系离散单元法理论体系的形成,为杆件结构的复杂力学行为研究提供了强有力的技术支撑和手段。同时,杆系离散单元法作为一种崭新的数值分析方法,要将其推向实际工程应用或设计人员仍存在很多可改进和开发的空间。综上,本文的主要创新点如下:（1）文中重新定义了杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧,并严谨推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的各方向上接触单元刚度系数的计算公式,进而将杆系离散单元法的计算理论系统化;（2）提出了杆系离散单元精细塑性铰法,其可近似考虑构件的塑性发展,补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论;（3）多点激励下单层球壳强震倒塌破坏全过程定量化精确仿真的振动台试验校核。从计算方法、地震动多点输入荷载施加及计算效率三方面对杆系离散单元的计算理论进行修正,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法,有助于该法在结构连续倒塌模拟中的推广和应用;（4）提出了一种能够有效进行半刚性钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。杆系离散单元法中零长度弹簧单元并不直接参与计算,且修正后的接触单元刚度矩阵可直接代入下一步计算,过程简单易行。研究成果进一步体现了杆系离散单元法处理强非线性和非连续问题的优势。
王依宁[7]（2020）在《增材制造过程数值模拟的并行计算方法实现》文中研究说明增材制造是通过材料逐层沉积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。由于制造过程的复杂性,对温度、应变等物理量实施准确的实验测量十分困难。因此,数值模拟已成为分析增材制造过程的主要手段之一,发展相应的数值模拟技术具有重要的研究意义和工程实用价值。本文以金属材料的选区激光熔化增材制造过程为研究对象,基于有限元法研究和发展该过程的数值模拟方法和并行计算技术,并开发相应的计算机程序,主要工作可概括为以下四个方面:（1）采用有限元法对控制方程和边界条件进行离散化,建立了选区激光熔化增材制造过程的数值模型。相应于材料逐层增加,计算单元也逐层引入,并对远离当前加工层的区域自适应地实施网格粗化以减小计算规模。（2）开展了增材制造过程数值模拟的并行计算技术方面的研究工作。基于区域分解法,研究了预处理共轭梯度算法（Preconditioned Conjugate Gradient Method,PCG）的并行化,并在此基础之上结合EBE（Element-by-Element）技术建立了增材制造过程的并行计算方法。（3）对以上算法进行了程序设计,采用Fortran语言和MPI库进行代码编写,建立了增材制造过程的并行有限元计算程序。（4）选取钛合金薄板等典型算例对所开发的计算程序进行了数值验证,对计算结果的准确性和计算程序的并行性能进行了深入分析。数值结果表明,本文建立的数值方法能够有效模拟选区激光烧结增材制造过程,准确再现温度场的演化历程。同时,本文建立的并行计算方法具有良好的并行加速性能和可扩展性,对增材制造过程的大规模数值仿真具有较好的应用潜力。
林悦荣[8]（2020）在《钢框架在冲击荷载作用下的动力响应及损伤倒塌分析研究》文中进行了进一步梳理钢结构具有强度高、施工效率高、抗震性能好等优点广泛应用于工业和民用建筑中,与此同时,钢结构在施工和使用过程中可能承受冲击、爆炸等偶然荷载,特别柱子在冲击后其承载力降低,结构可能发生倒塌。当前国内外对冲击荷载的研究主要是基于构件,对于结构的倒塌研究大部分是基于拆除构件法,研究冲击荷载作用下钢框架的响应和损伤并同时分析结构的倒塌较少。因此,本文通过有限元分析方法,选取合适的材料动力本构模型,以及材料的损伤模型,建立钢框架模型,利用具有水平初速度的冲击块冲击框架柱,考虑钢框架的空间效应,利用控制求解过程中人工伪应变能占总能量和内能的比例确保计算结果的可靠性,研究了钢框架在冲击荷载作用下的动力响应,针对不同的冲击参数进响应分析,对受冲击柱的变形及损伤进行分析,并对结构的倒塌进行研究。主要完成了以下工作:（1）建立接近实际工程的钢框架模型。考虑框架的空间效应,考虑实际工程中的荷载效应,选取钢材在弹性和塑性阶段的本构模型—Johnson-Cook强度模型,以及钢材在损伤阶段的本构模型—Johnson-Cook断裂准则,采用国内学者对以上本构关系的试验标定的参数,建立钢框架模型,并通过能量转换确保有限元计算结果的准确性。（2）动力响应分析。选取了五个影响钢框架动力响应的参数:冲击质量、冲击速度、冲击高度、冲击不同钢框架柱、柱顶预加荷载,分别改变单个参数,研究各个参数的变化对钢框架冲击接触力、冲击点及梁柱节点位移的影响。（3）变形损伤分析。分析了受冲击柱的变形,并通过损伤演化指标分析了受冲击柱柱脚、柱顶、受冲击区域的损伤情况,得到了不同冲击参数组合下的钢材损伤程度。（4）研究钢框架在冲击后的倒塌全过程。针对本文的模型选取了合适的倒塌判定准则,通过倒塌判定准则,分析了冲击不同柱时的倒塌全过程,将结构在冲击过程中分为不同的阶段,并判定钢框架是否发生倒塌。
姚如洋[9]（2020）在《新型管状元件的轴向吸能特性研究和设计理论》文中认为作为一类形式简单、吸能效果优良的薄壁结构,承受轴向荷载的管状吸能元件被广泛应用于车辆、飞行器以及船舶等运载工具中。近年来,随着我国陆地交通、航天、航海领域的迅猛发展,对薄壁结构的吸能特性提出了越来越高的要求。由于运载工具的结构形式和应用场景的日益复杂及不断变化,传统的简单管状吸能元件（如圆管和方管等）已经不能满足实际应用的需求。因此,本文在传统圆管中引入增强策略、初始缺陷策略以及功能梯度策略,设计出两类新型的吸能元件,即泡沫填充梯度刻槽管和泡沫填充开孔圆管。通过实验和数值模拟的手段对这两类元件的轴向吸能特性进行了深入研究,并进一步给出了用于指导设计的理论分析。本文主要的工作和结论如下:（1）通过能量吸收机理将刻槽管分为“A型”和“B型”,将功能梯度策略引入“B型”刻槽管,设计出三种梯度刻槽管。通过实验、理论和数值模拟研究了薄壳区域的宽度梯度和厚度梯度对刻槽管吸能特性的影响。结果表明,引入厚度梯度对刻槽管能量吸收的提升更为显着,且能够产生更加稳定的变形模式。（2）提出提高刻槽管材料利用率的方法,并将泡沫填充引入刻槽管中以提高其能量吸收以及在压溃过程中的稳定性。由对LY12铝合金梯度刻槽管的实验结果可知,具有较“弱”厚壳区域的空刻槽管总是产生伴随断裂破坏的非轴对称模式,而填充泡沫铝可使非轴对称模式转换为轴对称模式,进而提高了能量吸收性能。厚壳区域的厚度对维持刻槽管的稳定性十分重要,缩减厚壳区域的宽度既可以提高刻槽管的材料利用率又可以显着增加刻槽管的能量吸收。由对304不锈钢梯度刻槽管的实验结果可知,包含较“强”厚壳区域的刻槽管具有很强的自稳定能力;填充泡沫铝和设置连续的厚度梯度均可使包含较“弱”厚壳区域的空不锈钢刻槽管产生更加稳定的变形模式,从而提高其能量吸收性能。对比铝合金和不锈钢刻槽管的实验结果可知,不锈钢刻槽管不易产生断裂破坏并且具有十分规则、平稳的力-位移曲线,而铝合金刻槽管和泡沫之间的相互作用更加明显且具有更高的比吸能。（3）通过引入塑性铰的曲率,建立了“B型”刻槽管轴向压溃的修正理论模型。与文献已有模型相比,本文模型能够显着提高预测有效压溃距离、总能量吸收和平均压溃力时的准确性。此外,本文还进一步提出了刻槽管在轴向冲击荷载作用下的理论模型。该模型同时考虑了惯性和应变率效应,可以较为准确地反映出刻槽管在冲击荷载作用下的动力行为。（4）将泡沫填充策略引入开孔圆管中,提出一种新的吸能元件。实验研究结果表明,对于空开孔圆管,增大孔半径和减小孔间距均会导致不稳定变形模式的产生;而填充泡沫铝则可以使不稳定的变形模式转换为较稳定的变形模式,进而使能量吸收性能提高。此外,本文还对产生轴对称模式的开孔圆管建立了一种新的理论模型。该模型同时考虑了偏心因子和材料的应变强化效应,且对开孔圆管吸能特性的预测明显优于已有模型。由理论结果可知,增大管半径、减小壁厚、提高泡沫的平台应力以及选择应变强化效应明显的管壁材料均可显着提高泡沫填充开孔圆管的正则化平均压溃力,而提高应力比可有效提高泡沫填充开孔圆管的比吸能。
王建华[10]（2011）在《基于GPU的显式有限元快速计算方法及在车身设计制造中的应用》文中进行了进一步梳理在实际工程中利用有限元理论进行仿真分析时,存在两个主要问题,一个是计算精度,另一个是计算速度。计算精度主要涉及有限元理论的改进,本文对此问题不做深入研究。计算速度问题除了涉及改进有限元理论,还与计算时所采用的计算方式及硬件密切相关。目前在解决实际工程问题时广泛采用的计算方式是串行循环处理,这种计算方式所需时间较长,不能完全满足实际工程问题的需要。计算效率不高也就成了制约有限元进一步推广使用的瓶颈问题。因此,研究如何缩短仿真计算时间、提高计算效率对于解决实际工程问题是有重要的意义。本文研究内容主要集中在如何将图形处理器（GPU, Graphic Processing Unit）通用计算（GPGPU, General Purpose Graphic Processing Unit）技术应用到有限元仿真计算领域。本文主要工作及创新点如下：1)提出了利用GPU并行处理的方式来提高薄板冲压成形、薄壁结构耐撞性仿真计算过程中板壳单元计算效率的方法。研究探讨了并行处理方式特点和并行计算速度影响因素,比较了并行、串行处理方式各自的特点,分析了有限元仿真计算并行化处理的可行性,以及有限元仿真计算并行化处理计算过程中必须解决的难题与挑战,包括单元共节点更新问题,单元数据表达,数据格式转换,数据在GPU和CPU之间相互交换等,本文针对这些问题都提出了完整解决方案,并且通过程序证明这些解决办法是切实可行的；2)提出了在薄板冲压成形、薄壁结构耐撞性仿真计算过程中板壳单元数据在GPU和CPU之间实现交换方法。通过对CPU计算时程序、数据结构特点和GPU并行计算时数据、程序结构特点进行了多方面的比较研究,利用GPU的特点,提出了利用纹理作为数据映射传入GPU时的存储器；根据数组的下标来计算纹理的坐标,完成了对相应的数据的索引任务；并行计算完成后,将计算得到的中间结果再传回到纹理中；3)提出了在薄板冲压成形、薄壁结构耐撞性仿真计算过程中将串行数组转换成并行数据的方法。本文主要研究并探讨了在GPU并行处理条件下,传统串行编码过程中未曾出现的关于数据结构设计,数据组织,数据访问密度,并行粒度等方面面临的挑战性难题,并且都给出了理想的解决方案。为了解决数据组织的难题,本文分别采用了降低、增加、维持不变数组维度、直接拷贝等手段,达到了既能满足计算要求又能提高计算速度两方面的目的；4)在薄板冲压成形、薄壁结构耐撞性仿真计算过程中针对变量数量多,而且表达复杂的情况,提出了利用多个片元程序处理同一单元计算任务的方法。针对成形计算过程中涉及到的变量,采用了在并行计算时分别利用全局、局部方式来表达,转换视口大小,改变纹理搜寻方式,成功解决了每次循环变量值都需要更新等挑战性困难,实现了薄板冲压成形、薄壁结构耐撞性仿真计算并行化。
二、受冲薄壁结构动力效应的显式有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、受冲薄壁结构动力效应的显式有限元分析（论文提纲范文）
（1）面向显式动力分析的螺栓简化建模方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 螺栓简化研究现状 |
| 1.2.2 显式动力分析研究现状 |
| 1.3 研究路线及研究内容 |
| 1.3.1 研究路线 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 显式动力分析及改进的螺栓简化建模方法 |
| 2.1 瞬态动力学分析及LS-DYNA简介 |
| 2.1.1 瞬态动力学分析 |
| 2.1.2 LS-DYNA简介 |
| 2.2 现有螺栓简化建模方法 |
| 2.2.1 螺栓简化需求 |
| 2.2.2 现有螺栓简化方法及不足 |
| 2.3 改进的螺栓简化建模方法及流程 |
| 2.3.1 壳单元-梁单元简化方法 |
| 2.3.2 梁单元-梁单元简化方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 准静态载荷下螺栓简化数值仿真与试验验证 |
| 3.1 材料参数拟合 |
| 3.1.1 单轴拉伸试验 |
| 3.1.2 拟合材料参数 |
| 3.2 数值分析问题 |
| 3.2.1 轴向拉伸数值分析问题 |
| 3.2.2 横向剪切数值分析问题 |
| 3.2.3 数值分析参数设置 |
| 3.3 螺栓详细分析模型及简化模型数值仿真结果对比 |
| 3.3.1 准静态轴向拉伸数值仿真结果对比 |
| 3.3.2 准静态横向剪切数值仿真结果对比 |
| 3.4 试验测试方法及结果分析 |
| 3.4.1 试验测试方法 |
| 3.4.2 准静态轴向拉伸试验结果分析 |
| 3.4.3 准静态横向剪切试验结果分析 |
| 3.5 数值仿真与试验测试结果对比及误差分析 |
| 3.5.1 准静态轴向拉伸数值与试验对比分析 |
| 3.5.2 准静态横向剪切数值与试验对比分析 |
| 3.6 螺栓简化模型参数敏感性分析 |
| 3.6.1 壳单元-梁单元简化模型参数敏感性分析 |
| 3.6.2 梁单元-梁单元简化模型参数敏感性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 冲击载荷下螺栓简化模型数值仿真 |
| 4.1 数值分析问题 |
| 4.2 螺栓详细分析模型及简化模型数值仿真结果对比 |
| 4.2.1 低速冲击数值仿真结果对比 |
| 4.2.2 高速冲击数值仿真结果对比 |
| 4.2.3 低速与高速冲击分析对比 |
| 4.3 基于螺栓简化模型的航空发动机整机FBO分析 |
| 4.3.1 航空发动机FBO分析模型 |
| 4.3.2 发动机FBO数值仿真结果对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于轻量化与耐撞性要求的薄壁管状结构研究进展（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 薄壁管材料研究 |
| 1.1 材料类型 |
| 1.2 制造参数选择 |
| 2 薄壁管结构研究 |
| 2.1 常规结构 |
| 2.2 非常规结构 |
| 2.3 泡沫填充材料 |
| 2.4 仿生结构 |
| 3 数学优化模型研究 |
| 3.1 耐撞性评价指标 |
| 3.2 优化模型研究 |
| 4 结论 |
（3）山区河谷地形对高墩大跨桥梁地震反应的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 跨山区河谷地形高墩大跨桥梁震害分析 |
| 1.2.1 跨山区河谷地形高墩大跨桥梁的一般特点 |
| 1.2.2 跨山区河谷地形高墩大跨桥梁震害概述 |
| 1.3 地形效应对地震动的影响研究 |
| 1.3.1 实际场地震害及地震动观测结果 |
| 1.3.2 地形效应的模拟分析 |
| 1.4 桥梁结构地震反应分析方法简介 |
| 1.4.1 静力法 |
| 1.4.2 反应谱法 |
| 1.4.3 动力时程分析法 |
| 1.4.4 随机振动法 |
| 1.5 高墩大跨桥梁多点激励地震反应研究 |
| 1.5.1 多点激励分析方法概述 |
| 1.5.2 高墩大跨桥梁考虑行波效应的多点分析地震反应研究 |
| 1.5.3 高墩大跨桥梁其他多点非一致激励分析 |
| 1.6 本文主要研究目标 |
| 第二章 地震波斜入射的河谷地形地震反应分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 场地地震反应分析的基本方法 |
| 2.2.1 单元刚度阵、质量阵及节点矢量荷载 |
| 2.2.2 局部节点的运动方程 |
| 2.2.3 局部节点动力方程的显式差分解 |
| 2.2.4 时域局部多次透射边界 |
| 2.3 场地地形模型及计算结果 |
| 2.3.1 场地地形模型1计算结果 |
| 2.3.2 场地模型2计算结果 |
| 2.4 两个地形场地对场地地表地震动的影响比较 |
| 2.5 结论 |
| 第三章 多点激励结构反应时程分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相对运动法 |
| 3.3 基底位移输入法适用性分析 |
| 3.4 基底大质量法适用性分析及影响因素 |
| 3.4.1 基底大质量法多点激励适用性分析 |
| 3.4.2 基底大质量法一致激励适用性分析 |
| 3.5 支座大刚度法适用性分析及影响因素 |
| 3.5.1 支座大刚度法多点激励适用性分析及影响因素 |
| 3.5.2 支座大刚度法一致激励适用性分析 |
| 3.6 关于四种计算方法的总结 |
| 第四章 考虑行波效应和地形效应的桥梁结构地震反应计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 桥梁结构及有限元分析模型 |
| 4.2.1 高墩大跨桥梁抗震设计概述 |
| 4.2.2 桥梁结构及有限元分析模型 |
| 4.3 行波效应对桥梁结构地震反应的影响计算及结果分析 |
| 4.3.1 El Centro记录入射情况下行波效应对桥梁结构地震反应的影响 |
| 4.3.2 Wolong记录入射情况下行波效应对桥梁结构地震反应的影响 |
| 4.3.3 行波效应对桥梁结构地震反应影响结论 |
| 4.4 地形效应对桥梁结构地震反应的影响计算及结果分析 |
| 4.4.1 El Centro记录入射情况下场地效应对桥梁结构的影响 |
| 4.4.2 Wolong记录入射情况下场地效应对桥梁结构的影响 |
| 4.4.3 地形效应对桥梁结构地震反应影响结论 |
| 4.5 行波效应和地形效应对桥梁结构地震反应影响的对比分析 |
| 4.6 结论 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 本文主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（4）GCY470型调车机车碰撞仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文的研究意义 |
| 1.4 本文的研究特色及创新 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第二章 机车碰撞仿真分析的基本理论 |
| 2.1 碰撞仿真分析的理论基础 |
| 2.2 显式有限元求解算法 |
| 2.2.1 显式中心差分法 |
| 2.2.2 显式中心差分法稳定的条件 |
| 2.3 接触界面算法 |
| 2.4 沙漏控制 |
| 本章小结 |
| 第三章 碰撞有限元模型的建立 |
| 3.1 几何模型的建立 |
| 3.1.1 机车 |
| 3.1.2 钢轨及道岔 |
| 3.2 有限元分析模型的建立 |
| 3.2.1 正面碰撞 |
| 3.2.2 侧面碰撞 |
| 3.3 机车碰撞评价标准 |
| 3.3.1 车体结构耐撞性评价标准 |
| 3.3.2 车辆脱轨行为评价标准 |
| 本章小结 |
| 第四章 调车机车碰撞仿真分析 |
| 4.1 正面碰撞仿真分析 |
| 4.1.1 正面碰撞工况1 |
| 4.1.2 正面碰撞工况2 |
| 4.1.3 正面碰撞工况3 |
| 4.1.4 各工况对比分析 |
| 4.2 侧面碰撞仿真分析 |
| 4.2.1 侧面碰撞工况1 |
| 4.2.2 侧面碰撞工况2 |
| 4.2.3 侧面碰撞工况3 |
| 4.2.4 侧面碰撞工况4 |
| 4.2.5 各工况对比分析 |
| 本章小结 |
| 第五章 调车机车耐撞性优化设计 |
| 5.1 基本吸能元件的选择 |
| 5.1.1 吸能元件的吸能特性评价指标 |
| 5.1.2 吸能元件的吸能特性对比分析 |
| 5.1.3 吸能元件吸能特性的改进 |
| 5.2 附加式吸能装置的设计 |
| 5.2.1 结构设计 |
| 5.2.2 耐撞性分析 |
| 5.2.3 安装位置 |
| 5.3 机车耐撞性仿真分析 |
| 5.3.1 速度为2.551m/s的碰撞仿真分析 |
| 5.3.2 速度为3.402m/s的碰撞仿真分析 |
| 5.3.3 速度为4.252m/s的碰撞仿真分析 |
| 5.3.4 耐撞性对比分析 |
| 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景、目的及意义 |
| 1.1.1 论文研究背景 |
| 1.1.2 论文研究目的与意义 |
| 1.2 结构碰撞拓扑优化法的国内外研究综述 |
| 1.2.1 基结构法(GSA) |
| 1.2.2 基于图形和启发式准则的方法 |
| 1.2.3 混合元胞自动机法(HCA) |
| 1.2.4 水平集法(LSM) |
| 1.2.5 基于等效静态载荷的结构优化法 |
| 1.2.6 其他方法 |
| 1.3 结构碰撞拓扑优化在车辆结构优化领域的应用研究综述 |
| 1.3.1 基于等效静态载荷法的应用研究 |
| 1.3.2 基于混合元胞自动机法的应用研究 |
| 1.3.3 基于其他方法的应用研究 |
| 1.4 现状总结与问题分析 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于等效静态载荷的结构优化法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 碰撞分析 |
| 2.2.1 碰撞分析理论与方法 |
| 2.2.2 汽车结构耐撞性评价指标 |
| 2.3 等效静态载荷计算 |
| 2.4 线性静态拓扑优化 |
| 2.4.1 拓扑优化数学模型 |
| 2.4.2 拓扑优化灵敏度计算 |
| 2.5 变量更新及模型重构 |
| 2.6 存在问题及原因分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 碰撞模型降阶理论与方法 |
| 3.2.1 Guyan算法 |
| 3.2.2 碰撞模型降阶理论 |
| 3.3 降阶等效静态载荷计算 |
| 3.4 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化理论 |
| 3.4.1 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化数学模型 |
| 3.4.2 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化流程 |
| 3.5 实例计算与结果分析 |
| 3.5.1 简化车身正面碰撞模型降阶 |
| 3.5.2 碰撞拓扑优化模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于能量原理的位移缩放因子计算 |
| 4.3 等效线性静态载荷计算 |
| 4.4 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化理论 |
| 4.4.1 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化数学模型 |
| 4.4.2 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化流程 |
| 4.5 实例计算与结果分析 |
| 4.5.1 碰撞仿真分析与验证 |
| 4.5.2 吸能盒诱导孔设计 |
| 4.5.3 最优拓扑结构性能评价 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 某纯电动汽车前端系统碰撞安全性分析及结构拓扑优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 前端系统正面碰撞安全性能分析及试验验证 |
| 5.2.1 前端系统正面碰撞有限元仿真模型 |
| 5.2.2 前端系统正面碰撞仿真分析及试验验证 |
| 5.2.3 前端系统正面碰撞安全性能分析及关键结构确定 |
| 5.3 前端系统关键结构碰撞拓扑优化 |
| 5.3.1 吸能盒结构碰撞拓扑优化 |
| 5.3.2 纵梁结构碰撞拓扑优化 |
| 5.4 优化效果评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所获得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 杆件结构力学复合行为分析研究现状 |
| 1.2.2 颗粒离散单元法研究及在结构工程中的应用现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.3.1 研究出发点及思路 |
| 1.3.2 主要研究工作 |
| 第二章 杆系离散单元法的基本理论与公式推导 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 杆系离散单元法的基本概念 |
| 2.2.1 颗粒描述 |
| 2.2.2 颗粒运动描述 |
| 2.2.3 接触单元描述 |
| 2.3 面向轴力杆单元的杆系离散单元法 |
| 2.3.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.3.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.3.3 颗粒所受等效外力计算 |
| 2.3.4 作用在等效梁上的均布力的等效外力计算 |
| 2.3.5 计算流程 |
| 2.4 面向平面梁单元的杆系离散单元法 |
| 2.4.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.4.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.4.3 颗粒所受外力计算 |
| 2.5 平面梁单元向空间梁单元的进化 |
| 2.5.1 面向空间梁单元的颗粒运动方程 |
| 2.5.2 面向空间梁单元的接触本构模型 |
| 2.5.3 面向空间梁单元的各方向接触刚度系数 |
| 2.6 颗粒质量与转动惯量的计算与修正 |
| 2.7 初始条件和边界条件施加 |
| 2.8 计算参数 |
| 2.8.1 阻尼的选取 |
| 2.8.2 时间步长的选取 |
| 2.8.3 杆系离散单元模型的建立原则 |
| 2.9 杆系离散单元法与显式有限单元法的区别与联系 |
| 2.10 小结 |
| 第三章 结构静、动力弹性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 3.1 研究背景与分析思路 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 结构静、动力弹性问题的杆系离散单元分析思路及计算流程 |
| 3.2 荷载施加 |
| 3.2.1 静荷载施加 |
| 3.2.2 动荷载施加 |
| 3.3 动荷载下阻尼模型的构造 |
| 3.3.1 新的阻尼模型 |
| 3.3.2 不同阻尼模型下结构的动力响应 |
| 3.4 静荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.4.1 自由端受集中荷载作用的悬臂梁 |
| 3.4.2 William Toggle框架的阶跃屈曲现象 |
| 3.4.3 空间六角星型穹顶结构 |
| 3.4.4 22m跨单层球面网壳的静力稳定分析 |
| 3.5 动荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.5.1 L形框架的非线性动力弹性行为分析 |
| 3.5.2 浅圆拱的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.3 平面钢框架的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.4 双跨、六层Orbison钢框架的动力弹性行为分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 结构弹塑性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 4.1 研究背景与分析思路 |
| 4.2 屈服准则-截面极限屈服面方程 |
| 4.2.1 塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.2.2 精细塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.3 不考虑截面塑性开展的塑性铰法 |
| 4.3.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.3.2 加卸载准则 |
| 4.4 可近似考虑截面塑性开展的精细塑性铰法 |
| 4.4.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.4.2 加卸载准则 |
| 4.5 内力超过极限屈服面后的修正 |
| 4.6 考虑几何材料双非线性的杆系离散单元计算流程 |
| 4.7 杆件结构的弹塑性行为分析 |
| 4.7.1 基于塑性铰法的平面桁架弹塑性行为分析 |
| 4.7.2 基于精细塑性铰法的平面杆件结构弹塑性行为分析 |
| 4.7.3 六层空间框架和二十层空间框架的弹塑性分析 |
| 4.7.4 K6型单层网壳结构弹塑性分析 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 5.1 研究背景与分析思路 |
| 5.2 地震动多点激励的杆系离散元模拟 |
| 5.2.1 位移法 |
| 5.2.2 大质量法 |
| 5.2.3 位移法和大质量法的对比分析 |
| 5.3 可考虑地震作用应变率效应的接触本构模型 |
| 5.3.1 钢材的静态本构模型 |
| 5.3.2 应变率效应 |
| 5.4 基于Open MP的杆系离散元并行计算方法 |
| 5.5 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算流程 |
| 5.6 多点激励振动台倒塌试验验证 |
| 5.6.1 K6 型单层球面网壳多点激励振动台倒塌试验概况 |
| 5.6.2 K6 型单层球面网壳多点激励振动台试验模型强震倒塌全过程仿真 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 半刚性连接钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 6.1 研究背景与分析思路 |
| 6.2 半刚性连接模型 |
| 6.3 考虑二维半刚性连接的弹性杆系离散元计算方法 |
| 6.3.1 虚拟的二维零长度弹簧单元 |
| 6.3.2 考虑半刚性连接的接触单元刚度修正公式 |
| 6.3.3 半刚性连接的滞回行为模拟 |
| 6.3.4 半刚性钢框架静、动力分析的杆系离散单元计算流程 |
| 6.3.5 半刚性连接杆件结构的弹性行为分析 |
| 6.4 考虑三维半刚性连接的弹塑性杆系离散元计算方法 |
| 6.4.1 虚拟的三维零长度弹簧单元 |
| 6.4.2 考虑三维半刚性连接的接触单元弹性刚度修正公式 |
| 6.4.3 考虑三维半刚性连接的接触单元弹塑性刚度修正公式 |
| 6.4.4 半刚性连接杆系结构的弹塑性行为分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间相关科研成果 |
| 致谢 |
（7）增材制造过程数值模拟的并行计算方法实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 增材制造仿真研究现状 |
| 1.2.2 有限元并行计算研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 2 增材制造基本理论及并行计算的基本理论 |
| 2.1 增材制造基本理论 |
| 2.1.1 增材制造过程对一般理论的简化 |
| 2.1.2 热源理论 |
| 2.1.3 材料属性及边界条件处理 |
| 2.2 热传导有限元分析的基本理论 |
| 2.2.1 热传导问题的一般理论 |
| 2.2.2 求解方法 |
| 2.3 热力耦合 |
| 2.4 自适应网格粗化 |
| 2.5 并行计算基本理论 |
| 2.5.1 并行计算机 |
| 2.5.2 并行编程模式 |
| 2.5.3 并行编译语言MPI |
| 2.5.4 并行性能指标 |
| 2.6 本章小节 |
| 3 增材制造过程模拟的并行计算实现方法 |
| 3.1 有限元并行算法的编制 |
| 3.1.1 并行程序模式 |
| 3.1.2 数据传递过程 |
| 3.1.3 并行程序的调试 |
| 3.2 热传导有限元算法的并行 |
| 3.2.1 区域分解法 |
| 3.2.2 预处理共轭梯度算法 |
| 3.2.3 EBE-PCG算法 |
| 3.3 热力耦合的过程的实现 |
| 3.4 力场的实现方法 |
| 3.4.1 力场显式有限元并行的基本框架 |
| 3.4.2 力场显式有限元的程序设计 |
| 3.5 本章小节 |
| 4 数值算例 |
| 4.1 热传导程序并行测试算例 |
| 4.1.1 钛合金墙算例 |
| 4.1.2 并行计算结果 |
| 4.1.3 并行性能比较 |
| 4.2 力场并行性能测试算例 |
| 4.3 热力耦合程序测试算例 |
| 4.3.1 钛合金薄板算例 |
| 4.3.2 并行结果 |
| 4.3.3 并行性能比较 |
| 4.4 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）钢框架在冲击荷载作用下的动力响应及损伤倒塌分析研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冲击荷载作用下钢材力学性能研究现状 |
| 1.2.2 冲击荷载作用下构件的响应研究 |
| 1.2.3 结构受冲击的研究现状 |
| 1.2.4 钢材损伤与结构倒塌的研究现状 |
| 1.3 论文研究意义 |
| 1.4 本文研究内容及特色创新之处 |
| 第二章 冲击动力学与ABAQUS模块简介 |
| 2.1 不同荷载与应变率的关系 |
| 2.2 冲击动力学概念与求解方法 |
| 2.2.1 冲击的概念 |
| 2.2.2 冲击动力学的概念和特点 |
| 2.2.3 冲击动力学的求解方法 |
| 2.3 冲击动力学问题的非线性有限元方法 |
| 2.3.1 非线性有限元方法的引入 |
| 2.3.2 非线性冲击响应算法 |
| 2.3.3 空间有限元离散化 |
| 2.3.4 显式的中心差分法 |
| 2.3.5 接触与摩擦处理 |
| 2.4 ABAQUS模块简介 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 冲击荷载作用下钢框架动力响应分析 |
| 3.1 数值模拟 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 钢材本构模型 |
| 3.1.3 钢材的起始损伤准则和损伤演化准则 |
| 3.1.4 模型加载序列 |
| 3.1.5 相互作用与边界条件 |
| 3.1.6 网格划分与模型验证 |
| 3.1.7 参数设置 |
| 3.2 冲击质量对钢框架的动力响应影响 |
| 3.2.1 冲击质量对冲击力的影响 |
| 3.2.2 冲击质量对钢框架位移影响 |
| 3.3 冲击速度对钢框架的动力响应影响 |
| 3.3.1 冲击速度对冲击力的影响 |
| 3.3.2 冲击速度对钢框架位移影响 |
| 3.4 冲击高度对钢框架动力响应影响 |
| 3.4.1 冲击高度对冲击力影响 |
| 3.4.2 冲击高度对钢框架位移响应影响 |
| 3.5 冲击不同柱对钢框架动力响应影响 |
| 3.5.1 冲击不同柱对冲击力影响 |
| 3.5.2 冲击不同柱对冲钢框架位移影响 |
| 3.6 预加荷载对钢框架动力响应影响 |
| 3.6.1 预加荷载对冲击力影响 |
| 3.6.2 预加荷载对钢框架位移响应影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 冲击荷载作用下钢框架的变形和损伤分析 |
| 4.1 钢材损伤及有限元损伤定义 |
| 4.1.1 钢材的损伤及分类 |
| 4.1.2 有限元损伤定义 |
| 4.2 钢框架损伤演化指标 |
| 4.2.1 损伤因子 |
| 4.2.2 起始损伤判定依据 |
| 4.3 冲击区域变形分析 |
| 4.3.1 冲击质量与变形 |
| 4.3.2 冲击速度与变形 |
| 4.3.3 冲击高度与变形 |
| 4.3.4 冲击不同柱与变形 |
| 4.3.5 预加荷载与变形 |
| 4.4 钢框架柱损伤分析 |
| 4.4.1 柱脚与柱顶损伤 |
| 4.4.2 冲击接触面的损伤 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 冲击荷载作用下钢框架的倒塌分析 |
| 5.1 抗连续倒塌规范 |
| 5.1.1 美国规范 |
| 5.1.2 中国规范 |
| 5.2 倒塌判定准则 |
| 5.2.1 构件破坏与整体破坏 |
| 5.2.2 本文倒塌判定准则 |
| 5.3 倒塌过程分析 |
| 5.3.1 冲击左柱倒塌过程分析 |
| 5.3.2 冲击中柱倒塌过程分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）新型管状元件的轴向吸能特性研究和设计理论（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 结构的能量吸收与耐撞性 |
| 1.2 轴向受压的薄壁管状吸能元件 |
| 1.2.1 圆管和方管 |
| 1.2.2 新型管状吸能元件的设计策略 |
| 1.2.3 耐撞性评价指标 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 梯度刻槽管轴向吸能特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 刻槽管的分类和梯度结构的吸能特征 |
| 2.3 基本几何关系和工况设计 |
| 2.4 理论分析 |
| 2.4.1 塑性屈曲的机理与假设 |
| 2.4.2 弯曲应变能 |
| 2.4.3 拉伸应变能 |
| 2.4.4 耐撞性指标的解析表达式 |
| 2.5 实验测试 |
| 2.6 数值模拟 |
| 2.7 结果与讨论 |
| 2.7.1 变形模式和力学模型的验证 |
| 2.7.2 宽度梯度的影响 |
| 2.7.3 厚度梯度的影响 |
| 2.7.4 耦合梯度的影响 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 泡沫填充刻槽管轴向吸能特性实验分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 泡沫填充铝合金刻槽管 |
| 3.2.1 提高刻槽管材料利用率的途径 |
| 3.2.2 泡沫铝的力学性能及实验设计 |
| 3.2.3 实验结果分析 |
| 3.3 泡沫填充不锈钢刻槽管 |
| 3.3.1 不锈钢的力学性质及实验设计 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 刻槽管轴向压溃修正理论模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 考虑塑性铰曲率的理论模型 |
| 4.2.1 两段式模型 |
| 4.2.2 三段式模型 |
| 4.2.3 泡沫填充的影响 |
| 4.2.4 结果与讨论 |
| 4.3 考虑结构动态行为的理论模型 |
| 4.3.1 第一相的结构响应 |
| 4.3.2 第二相的结构响应 |
| 4.3.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 泡沫填充开孔圆管轴向吸能特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设计 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 变形模式与力-位移曲线 |
| 5.3.2 吸能特性分析 |
| 5.4 理论模型 |
| 5.4.1 弯曲应变能 |
| 5.4.2 拉伸(压缩)应变能 |
| 5.4.3 壳体-泡沫相互作用耗散能 |
| 5.4.4 总能量吸收及平均压溃力 |
| 5.5 理论预测与讨论 |
| 5.5.1 理论模型的可靠性 |
| 5.5.2 正则化平均压溃力 |
| 5.5.3 比吸能 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 本文主要结论 |
| 本文主要创新点 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）基于GPU的显式有限元快速计算方法及在车身设计制造中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 GPU计算平台和工作机制 |
| 1.2.1 GPU通用计算系统构成和实现流程 |
| 1.2.2 大规模并行的体系架构 |
| 1.2.3 基于流处理的编程模型 |
| 1.3 GPU应用现状 |
| 1.4 本文研究的目标和难点 |
| 1.5 本文创新点 |
| 第二章 GPU并行计算理论 |
| 2.1 GPU应用于有限元计算的前期研究 |
| 2.1.1 纹理 |
| 2.1.2 缓冲区 |
| 2.2 高性能计算的关键 |
| 2.2.1 高性能计算方法 |
| 2.2.2 高效通讯方法 |
| 2.3 流式计算 |
| 2.4 GPU计算资源清单 |
| 2.5 GPU存储器模型 |
| 2.6 非图形处理功能结构 |
| 2.7 GPU与CPU计算差异 |
| 2.7.1 GPU存储器访问的局限性 |
| 2.7.2 下载和读回 |
| 2.8 GPU实现流程 |
| 2.8.1 GLUT |
| 2.8.2 OpenGL离屏渲染 |
| 2.9 算例 |
| 2.9.1 数据转换 |
| 2.9.2 运算 |
| 2.9.3 GPU计算流程 |
| 2.9.4 求解结果输出 |
| 2.10 计算结果及分析 |
| 2.11 本章小结 |
| 第三章 基于GPU的显式有限元快速计算方法 |
| 3.1 显式有限元问题并行求解可行性研究 |
| 3.1.1 非线性有限元方程的建立及求解 |
| 3.1.2 显式有限元问题并行化计算分析 |
| 3.2 显式有限元问题并计算实现过程 |
| 3.2.1 数据串并行结构转换 |
| 3.2.2 并行计算过程 |
| 3.2.3 数据映射 |
| 3.2.4 数据查找 |
| 3.2.5 更新单元共节点数据 |
| 3.3 算例 |
| 3.3.1 杆问题并行计算过程 |
| 3.3.2 杆问题并行计算结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于GPU的板壳结构快速计算方法 |
| 4.1 BT壳单元理论及并行可行性分析 |
| 4.1.1 BT壳单元理论 |
| 4.1.2 BT壳单元并行计算可行性分析 |
| 4.2 并行计算实现过程 |
| 4.2.1 确定串并行数据转换范围 |
| 4.2.2 数据结构变换方法 |
| 4.2.3 数据输入 |
| 4.2.4 计算结果传出 |
| 4.3 并行计算流程 |
| 4.3.1 内力并行计算 |
| 4.3.2 共节点数据更新 |
| 4.4 纹理搜索策略研究 |
| 4.5 算例 |
| 4.5.1 算例1 |
| 4.5.2 算例2 |
| 4.6 计算结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于GPU的快速计算方法在接触碰撞中的应用 |
| 5.1 接触计算并行化分析 |
| 5.2 本构计算并行化分析 |
| 5.3 单元内力计算并行化分析 |
| 5.4 算例 |
| 5.4.1 算例1 |
| 5.4.2 算例2 |
| 5.4.3 算例3 |
| 5.5 计算结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作和展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间所发表和已投稿的学术论文目录 |
| 致谢 |
四、受冲薄壁结构动力效应的显式有限元分析（论文参考文献）
- [1]面向显式动力分析的螺栓简化建模方法研究[D]. 齐宗美. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]基于轻量化与耐撞性要求的薄壁管状结构研究进展[J]. 霍鹏,李建平,许述财,杨欣,黄晗,范晓文. 机械强度, 2020(06)
- [3]山区河谷地形对高墩大跨桥梁地震反应的影响[D]. 郭昆霖. 中国地震局地球物理研究所, 2020(03)
- [4]GCY470型调车机车碰撞仿真研究[D]. 赵德宇. 大连交通大学, 2020(06)
- [5]改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究[D]. 任春. 吉林大学, 2020(08)
- [6]杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用[D]. 许玲玲. 东南大学, 2020(02)
- [7]增材制造过程数值模拟的并行计算方法实现[D]. 王依宁. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]钢框架在冲击荷载作用下的动力响应及损伤倒塌分析研究[D]. 林悦荣. 福建工程学院, 2020(04)
- [9]新型管状元件的轴向吸能特性研究和设计理论[D]. 姚如洋. 长安大学, 2020(06)
- [10]基于GPU的显式有限元快速计算方法及在车身设计制造中的应用[D]. 王建华. 湖南大学, 2011(05)