基于无序导线数据的井巷三维自动建模新方法及其应用

1

作者 李明崴 王权锋 +1 位作者 杨宁 王惠芬 《有色金属（矿山部分）》 2023年第6期7-14,共8页

提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三... 提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况。结果表明:该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果。本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务。 展开更多

关键词 自动建模 三维求交 结点单元 广度优先遍历算法 图结构 布尔运算

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模拟三维裂纹问题的自适应多尺度扩展有限元法 被引量：14

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作者 王振 余天堂 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期32-38,共7页

为了在大型结构分析中考虑小裂纹或以小的代价提高裂纹附近求解精度,该文建立了分析三维裂纹问题的自适应多尺度扩展有限元法。基于恢复法评估三维扩展有限元后验误差,大于给定误差值的单元进行细化。所有尺度单元采用八结点六面体单元... 为了在大型结构分析中考虑小裂纹或以小的代价提高裂纹附近求解精度,该文建立了分析三维裂纹问题的自适应多尺度扩展有限元法。基于恢复法评估三维扩展有限元后验误差,大于给定误差值的单元进行细化。所有尺度单元采用八结点六面体单元,采用六面体任意结点单元连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。三维Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹算例分析表明了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 三维裂纹 扩展有限元法 自适应 多尺度 六面体任意结点单元 应力强度因子

原文传递

数值流形方法在有限元三维二十结点单元上的实现 被引量：6

3

作者 彭自强 葛修润 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第15期2622-2627,共6页

在有限元三维20结点单元构成的空间网格上构建流形覆盖和权函数,采用拉格朗日乘子法施加位移约束条件,推导了分析静态问题的计算列式。无需细致网格划分即可更精确地分析具有曲线边界的区域,计算结果的误差能量模较有限元法降低超过一... 在有限元三维20结点单元构成的空间网格上构建流形覆盖和权函数,采用拉格朗日乘子法施加位移约束条件,推导了分析静态问题的计算列式。无需细致网格划分即可更精确地分析具有曲线边界的区域,计算结果的误差能量模较有限元法降低超过一个量级。对采用完全1阶覆盖函数时的线性相关性进行了分析,提出在单元角结点上采用1阶覆盖函数基,其他结点上采用零阶覆盖函数基的方法。利用算例分析了用这种方法计算的两套覆盖函数的收敛率。数值算例表明:效果明显,对解答有体积闭锁的问题均有很高精度。 展开更多

关键词 数值分析 数值流形方法 拉格朗日乘子法 20结点单元 体积闭锁

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数值流形方法在八结点有限元网格上的实现 被引量：6

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作者 彭自强 葛修润 《武汉大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期72-76,共5页

数值流形方法常基于有限元法三结点或四结点单元.在八结点单元构成的网格上构建流形覆盖和权函数,采用拉格朗日乘子法施加位移约束条件,推导了分析静态问题的计算列式.无需细致网格划分即可更精确地分析具有曲线边界的区域,计算结果的... 数值流形方法常基于有限元法三结点或四结点单元.在八结点单元构成的网格上构建流形覆盖和权函数,采用拉格朗日乘子法施加位移约束条件,推导了分析静态问题的计算列式.无需细致网格划分即可更精确地分析具有曲线边界的区域,计算结果的误差能量模较有限元法降低超过一个量级.还提出另一套简明有效的覆盖函数,能降低求解规模近1/3.利用算例分析了这种方法两套覆盖函数的收敛率.对解答有体积闭锁的问题均有很高精度. 展开更多

关键词 数值流形方法 拉格朗日乘子 八结点单元 体积闭锁

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四结点单元应力云图的一种生成方法 被引量：3

5

作者 夏健明 《计算机工程与设计》 CSCD 2004年第5期844-845,848,共3页

应力云图是形象地理解有限元分析中应力分布的有效手段,提出了四结点单元应为云图的一种生成方法,推导出了四结点四边形单元内任一点的局部坐标的解析表达式,可直接求解单元内任一点的局部坐标。用扫描线法生成单元应力云图时,用一次Bez... 应力云图是形象地理解有限元分析中应力分布的有效手段,提出了四结点单元应为云图的一种生成方法,推导出了四结点四边形单元内任一点的局部坐标的解析表达式,可直接求解单元内任一点的局部坐标。用扫描线法生成单元应力云图时,用一次Bezier曲线描述四边形单元的边,可减少交点的个数。实例表明,该方法是有效的。 展开更多

关键词 四结点单元 应力云图 有限元 坐标 解析表达式 扫描线法

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矩形八结点单元刚度矩阵的通用公式 被引量：1

6

作者 肖文芹 李学建 +1 位作者 赵明波 郭怀仁 《科技信息》 2007年第35期208-208,182,共2页

本文讨论分析了现行数值计算方法在计算平面问题的矩形八结点单元的单元刚度矩阵中存在的缺陷,给出了数学计算软件MAPLE在推导矩形八结点单元的单元刚度矩阵中的应用及其相应的MAPLE通用程序、单元刚度矩阵的通用计算公式,并利用MAPLE... 本文讨论分析了现行数值计算方法在计算平面问题的矩形八结点单元的单元刚度矩阵中存在的缺陷,给出了数学计算软件MAPLE在推导矩形八结点单元的单元刚度矩阵中的应用及其相应的MAPLE通用程序、单元刚度矩阵的通用计算公式,并利用MAPLE自带的codegen库自动给出了相应的C、FORTRAN代码,得出结论,利用该通用公式来计算其单元刚度矩阵矩阵,可以节约大量的计算时间与存储空间以提高计算速度与精度,并可将其应用到C、FORTRAN中。 展开更多

关键词 平面问题 矩形八结点单元 MAPLE 单元刚度矩阵

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基于三结点单元的主轴横向自振特性分析 被引量：1

7

作者 白冰 张立翔 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第12期98-104,共7页

为计算水轮发电机组轴系的横向自振特性,提出了一种三结点弹性轴段单元。将主轴系统离散为刚性圆盘和三结点弹性轴段单元,推导了刚性圆盘单元和弹性轴段单元的运动方程,得出了三结点弹性轴段单元的插值函数、移动惯性矩阵、转动惯性矩... 为计算水轮发电机组轴系的横向自振特性,提出了一种三结点弹性轴段单元。将主轴系统离散为刚性圆盘和三结点弹性轴段单元,推导了刚性圆盘单元和弹性轴段单元的运动方程,得出了三结点弹性轴段单元的插值函数、移动惯性矩阵、转动惯性矩阵、回转矩阵和刚度矩阵。研制了基于Matlab的有限元计算程序,并用数值算例验证了程序的正确性。最后计算了某水轮发电机组主轴系统考虑陀螺效应时的涡动频率、临界转速和相应的振型。研究表明,三结点弹性轴段单元的计算结果比二结点单元更接近理论解。 展开更多

关键词 水轮发电机组 轴系 三结点单元 涡动频率 振型

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模拟动断裂问题的多尺度扩展有限元方法

8

作者 张凝 尹硕辉 赵子衡 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期695-702,共8页

提出一种分析弹性固体动态断裂的多尺度扩展有限元方法。该方法采用局部网格细化对网格模型中裂纹部分进行处理,并利用可变结点单元连接不同尺度网格单元,在提高数值计算精度的基础上,节省了计算成本;利用隐式Newmark时间积分和相互作... 提出一种分析弹性固体动态断裂的多尺度扩展有限元方法。该方法采用局部网格细化对网格模型中裂纹部分进行处理,并利用可变结点单元连接不同尺度网格单元,在提高数值计算精度的基础上,节省了计算成本;利用隐式Newmark时间积分和相互作用积分求动应力强度因子。通过算例数值计算结果与已有文献结果进行对比,验证方法优劣性。结果表明:多尺度扩展有限元方法是模拟弹性结构动断裂的一种有效数值方法,相较于标准扩展有限元方法具有更高的精度。 展开更多

关键词 动态断裂 扩展有限元 可变结点单元 动应力强度因子

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非协调可变结点Q_(MM6)单元的统一列式和收敛证明

9

作者 鹿晓阳 张武 鹿晓力 《山东建筑大学学报》 1991年第4期1-7,共7页

本文给出了平面及三维可变结点 Q_(MM6)单元的统一列式和收敛证明。这样用同一单元函数编制的程序就可实现平面4至8或空间8至20之间不同结点变化的 Q_(MM6)单元计算。这为大型结构有限元分析程序设计带来很大方便。

关键词 Wilson可变结点单元 统一列式方法 收敛性证明

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高速铁路提篮拱桥拱脚应力分析 被引量：19

10

作者 裴若娟 宗金东 李朝锋 《铁道工程学报》 EI 2002年第1期23-29,共7页

沪宁线提篮拱桥是我国设计研究的第一座高速铁路大跨度预应力混凝土系杆拱桥。该桥拱脚的端横梁与相邻的拱座、拱肋、箱梁、支座承台的连接构造复杂。本文介绍应用 Super SAP软件的 8结点等参单元 ,对拱脚进行空间分析 。

关键词 拱脚 应力分析 高速铁路 提篮拱桥 拱端 局部应力 8结点等参单元 桥梁工程

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管节点弹塑性大挠度有限元分析 被引量：8

11

作者 刘建平 郭彦林 《青海大学学报（自然科学版）》 2001年第1期38-42,共5页

文中根据VonMises屈服准则及Prandtl-Reuss增量关系 ,推导出了理想弹塑性材料、四节点板壳单元的增量本构关系 ,根据上述理论和利用有限元程序ANSYS实现了对管节点的弹塑性大挠度分析 ,并对三个管相贯节点作了弹塑性大挠度的全过程分析。

关键词 Von Mises屈服准则 四结点板壳单元 弹塑性大挠度 管节点 增量本构关系 有限元分析 弹塑性材料

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梁杆结构二阶效应分析的一种新型梁单元 被引量：16

12

作者 夏拥军 陆念力 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期39-43,共5页

推导了一种计及梁杆二阶效应的新型两结点梁单元。首先依据插值理论构造了三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:使用五次Hermite插值函数建立梁单元的侧向位移场,二次Lagrange插值函数建立梁单元的轴向位移场,进而由非线性有限元理论... 推导了一种计及梁杆二阶效应的新型两结点梁单元。首先依据插值理论构造了三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:使用五次Hermite插值函数建立梁单元的侧向位移场,二次Lagrange插值函数建立梁单元的轴向位移场,进而由非线性有限元理论推导了单元的线性刚度矩阵和几何刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除三结点梁单元中间结点的自由度,从而得到一种考虑轴力效应的新型两结点梁单元。实例分析表明,此新型梁单元具有很高的计算精度,使用此单元进行梁杆结构分析可获得相当准确的二阶位移和内力。 展开更多

关键词 梁杆结构 二阶效应 有限元:Euler-Bernoulli梁 三结点梁单元 静力凝聚

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梁杆结构稳定性分析的高精度Euler-Bernoulli梁单元 被引量：10

13

作者 夏拥军 陆念力 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第3期362-366,共5页

目的推导一种新型Euler-Bernoulli梁单元,克服传统两结点梁单元在梁杆结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题.方法以Euler-Bernoulli梁理论和有限元插值理论为基础,首先使用五次Hermite插值函数和二次Lagrange插值函数构造了三结点E... 目的推导一种新型Euler-Bernoulli梁单元,克服传统两结点梁单元在梁杆结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题.方法以Euler-Bernoulli梁理论和有限元插值理论为基础,首先使用五次Hermite插值函数和二次Lagrange插值函数构造了三结点Euler-Bernoulli梁单元的横向和纵向位移场;进而依据非线性有限元理论推导了该三结点梁单元的几何刚度矩阵的单元切线刚度矩阵;最后使用静力凝聚方法消除该三结点梁单元的内部结点自由度.结果通过上述推导得到了一种新型的两结点梁单元,它和传统的两结点梁单元具有相同的自由度数量和分布.结论对梁杆结构稳定性分析中的几个典型算例进行了分析,证明此新型梁单元与传统两结点梁单元相比计算精度有了大幅度地提高. 展开更多

关键词 梁杆结构 稳定性分析 Euler—Bernoulli梁 三结点梁单元 静力凝聚

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一种新型空间梁单元及其在梁杆结构稳定分析中的应用 被引量：9

14

作者 夏拥军 缪谦 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期86-91,共6页

推导了一种新型的空间两结点非线性Euler-Bernoulli梁单元。使用传统有限元方法的插值理论构造了空间三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:二次Lagrange插值函数建立单元的扭转和轴向位移场;五次Hermite插值函数建立单元的横向位移场,... 推导了一种新型的空间两结点非线性Euler-Bernoulli梁单元。使用传统有限元方法的插值理论构造了空间三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:二次Lagrange插值函数建立单元的扭转和轴向位移场;五次Hermite插值函数建立单元的横向位移场,然后推导了此空间三结点梁单元的切线刚度矩阵,随后使用静力凝聚方法消除三结点梁单元内部结点的自由度,从而得到一种新型的空间两结点Euler-Bernoulli梁单元。通过结构稳定算例证明:一个新型梁单元的计算精度相当于3个―4个传统非线性两结点梁单元,每根杆件使用一个单元离散就可得到非常准确的临界载荷。 展开更多

关键词 梁杆结构 结构稳定 有限单元法 空间三结点梁单元 静力凝聚

原文传递

一种基于四边形面积坐标的四结点平面参变量单元 被引量：6

15

作者 李根 黄林冲 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期15-22,共8页

基于四边形面积坐标和广义协调原理,通过投影技术,并引入0~1区间上可连续变化的罚因子β,构造了一款具有统一格式的四结点平面参变量单元AQGβ6-I。通过4组数值算例测试了单元性能,并将计算结果与许多著名单元对比表明:β=0时,单元退化... 基于四边形面积坐标和广义协调原理,通过投影技术,并引入0~1区间上可连续变化的罚因子β,构造了一款具有统一格式的四结点平面参变量单元AQGβ6-I。通过4组数值算例测试了单元性能,并将计算结果与许多著名单元对比表明:β=0时,单元退化为原始格式,具有原始单元的全部优良性能;β=1时,单元可以精确通过强分片检验,此时性能与许多著名单元基本相当,显著优于传统平面四结点等参单元(Q4);β=0.5时,单元兼具较好的抗网格畸变能力和收敛速度。单元的构造方式对缓解一个有限元难题(通过常分片检验的四结点单元在弯曲问题中表现欠佳,而在弯曲问题中表现非常好的单元无法通过强分片检验)提供了有益思路。 展开更多

关键词 四边形面积坐标 广义协调 四结点四边形单元 分片检验 网格畸变 有限元

原文传递

钢筋混凝土板三维非线性有限元分析 被引量：5

16

作者 周昕 沈蒲生 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第S1期124-126,共3页

在非线性有限元分析理论基础上,编写了钢筋混凝土双向板非线性分析的程序。程序中采用带钢筋膜的八结点六面体单元,应用初应力法避免非线性分析中每次组装和分解总刚,使计算较快收敛,计算结果能全过程分析钢筋混凝土双向板的受力至破坏... 在非线性有限元分析理论基础上,编写了钢筋混凝土双向板非线性分析的程序。程序中采用带钢筋膜的八结点六面体单元,应用初应力法避免非线性分析中每次组装和分解总刚,使计算较快收敛,计算结果能全过程分析钢筋混凝土双向板的受力至破坏过程。与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 钢筋混凝土板 带钢筋膜的八结点六面体单元 初应力法 增量法

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新型带转角自由度的四结点膜单元 被引量：2

17

作者 舒宣武 康澜 刘强 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期112-117,共6页

给传统膜单元引入一个垂直单元平面的旋转自由度,可以增加位移场阶次,提高计算精度和单元性能.文中为膜结构和高层结构中的剪力墙提供了两种性能良好的四节点膜单元.理论分析和数值模拟表明,这两种单元所采用的线位移和转角位移相互独... 给传统膜单元引入一个垂直单元平面的旋转自由度,可以增加位移场阶次,提高计算精度和单元性能.文中为膜结构和高层结构中的剪力墙提供了两种性能良好的四节点膜单元.理论分析和数值模拟表明,这两种单元所采用的线位移和转角位移相互独立的位移场,能有效解决一维单元和二维单元的过渡连接问题,易于编程实现.数值计算结果表明,该单元位移场更符合实际位移场,并节省了计算时间. 展开更多

关键词 转角自由度 四结点膜单元 位移场 有限元

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含压电致动器的四结点矩形复合材料夹层板单元 被引量：1

18

作者 吴晖 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期156-161,共6页

依据Hoff型夹层板理论以及纤维增强型复合材料和压电致动器的本构关系,首次建立了每个结点具有7个位移自由度的含压电致动器的四结点矩形复合材料夹层板单元。数值算例表明,方法具有良好的计算精度。

关键词 固体力学 数值方法 有限元 压电致动器 复合材料夹层板 四结点矩形单元

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一种简单实用的8结点立体单元

19

作者 冯忠杰 王忠伟 《中南林学院学报》 CSCD 2000年第2期95-98,共4页

介绍一种新型 8结点立体单元 ,以拓展有限元算法的有效性 .采用优化简易装配与均值雅可比矩阵方法 ,构造出一种简易的 8结点立体单元 ,并用几组示例验证了这种单元划分的有效性 .结论表明 。

关键词 优化简易装配 均值雅可比矩阵 8结点立体单元

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三结点锚杆单元计算模型及其应用

20

作者 徐骏 毛坚强 《四川建筑》 2003年第5期34-35,共2页

根据等参元的概念推导出 3结点锚杆单元及 9结点的块体单元的数值计算公式 ,由此建立起锚杆———岩土体空间耦合分析模型 ,编制出相应的空间弹塑性有限元程序。作为实际应用的例子 ,该模型用来分析了岩土体拉拔实验 ,并与无锚杆作用时... 根据等参元的概念推导出 3结点锚杆单元及 9结点的块体单元的数值计算公式 ,由此建立起锚杆———岩土体空间耦合分析模型 ,编制出相应的空间弹塑性有限元程序。作为实际应用的例子 ,该模型用来分析了岩土体拉拔实验 ,并与无锚杆作用时的弹性分析进行比较 ,计算出的结果证实了该模型的实用性。 展开更多

关键词 锚杆 三结点锚杆单元 有限元 岩土工程 空间弹塑性 拉拔实验

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