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长江科学院院报 2000年第3期17卷 19-22页

作者：苏海东长江科学院材料结构研究所湖北武汉430010

为方便有限元计算的前、后处理 ,作者用 FORTRAN语言开发了图形软件 FEPS,并介绍了开发过程中使用的计算机图形编程技术 ,该软件的特点 ,以及在实际工程中的应用。

关键词：有限元后处理图形编程图形软件 FEPS 软件开发

基于独立覆盖流形法的板壳与实体单元刚性连接研究

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长江科学院院报 2022年第9期39卷 152-158页

作者：苏海东韦玉霞韩陆超颉志强长江科学院材料与结构研究所武汉430010

有限元计算中,板壳单元与实体单元之间的连接需要进行特殊处理,且两者在连接处的网格必须匹配。前期基于独立覆盖流形法提出了梁板壳数值分析的分区级数解。在此基础上,研究了板壳与实体单元的刚性连接。由于板壳也采用了实体计算模式,... 详细信息

有限元计算中,板壳单元与实体单元之间的连接需要进行特殊处理,且两者在连接处的网格必须匹配。前期基于独立覆盖流形法提出了梁板壳数值分析的分区级数解。在此基础上,研究了板壳与实体单元的刚性连接。由于板壳也采用了实体计算模式,因此与实体之间通过覆盖重叠区域自然连接。基于覆盖任意连接的特性,将板壳插入到实体中形成覆盖重叠区域。实体单元和板壳单元可以各自划分网格,在连接处不必要求网格匹配,有利于前处理工作,在网格划分达到一定密度的情况下能得到高精度的计算结果。通过变截面的悬臂梁算例、球面壳与实体基座连接算例,验证了方法的有效性,并初步展示了曲壳与实体相交曲线的精确几何。此外,还修正了新方法的三维弹性矩阵。

关键词：梁板壳分析板壳与实体单元的连接级数解数值流形方法独立覆盖

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独立覆盖流形法在水工结构分析中的应用前景

长江科学院院报 2019年第6期36卷 1-8页

作者：苏海东长江科学院材料与结构研究所长江科学院水利部水工程安全和病害防治工程技术研究中心

针对水工结构有限元分析中存在的网格剖分困难、计算精度不易控制、成果整理工作量大等问题,采用笔者前期提出的独立覆盖流形法,发展了一系列新的分析技术:基于任意形状、任意连接和任意加密的覆盖网格,在保持结构精确几何外形的条件下... 详细信息

针对水工结构有限元分析中存在的网格剖分困难、计算精度不易控制、成果整理工作量大等问题,采用笔者前期提出的独立覆盖流形法,发展了一系列新的分析技术:基于任意形状、任意连接和任意加密的覆盖网格,在保持结构精确几何外形的条件下进行网格自动剖分,结合计算精度控制和成果自动整理,尝试了无需人工参与的自动计算,并为水工结构工程设计与工程分析的融合打下基础;采用解析解与数值解的联合计算方式,提出了坝踵、裂缝尖端等应力奇异区的求解新思路;基于独立覆盖的梁板壳分析,为精确几何的拱坝分析与体形优化、水工薄壁结构分析开辟了新的路径。将来可在模拟水工结构施工、运行过程及考虑多种非线性的仿真分析中实现自动计算,并借助新方法提供稳定可靠的数值分析成果,以实现水工结构分析的标准化、规范化和自动化。

关键词：水工结构独立覆盖流形法自动网格剖分应力奇异区拱坝分析与体形优化仿真分析

流固耦合谐振分析的局部变分原理及其杂交元算式

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振动工程学报 2008年第1期21卷 91-95页

作者：苏海东黄玉盈长江科学院材料与结构研究所湖北武汉430010 华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

针对埋入二维无限域流场中一般结构的谐耦振问题,提出了相应的局部变分原理,并用圆形人工边界将无限域分成两部分,在人工边界内的结构及流场采用有限元数值解,人工边界外无穷大域则采用满足Sommerfeld辐射条件的解析解。通过构造泛函,... 详细信息

针对埋入二维无限域流场中一般结构的谐耦振问题,提出了相应的局部变分原理,并用圆形人工边界将无限域分成两部分,在人工边界内的结构及流场采用有限元数值解,人工边界外无穷大域则采用满足Sommerfeld辐射条件的解析解。通过构造泛函,使得提出的变分方程和给定谐耦振的边值问题完全等价。在此基础上进一步建立了杂交元算式,它能保证在圆形人工边界上数值解和解析解两种场函数及其导数的相容性。算例检验表明本文方法结果正确,而且具有很高的计算效率。通过基于大型软件的二次开发,将新的理论方法融入到常规的流固耦合分析中,极大地简化了编程和计算,为类似的理论研究提供了简便的数值计算实现途径。

关键词：流固耦合振动局部变分原理杂交元

软弱围岩中的新型双层复合衬砌的受力特性研究及渗水风险分析

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岩石力学与工程学报 2013年第9期32卷 1791-1798页

作者：谢小玲龚亚琦苏海东陈琴长江科学院材料与结构研究所湖北武汉430010 长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心湖北武汉430010

某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真... 详细信息

某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真试验进行对比分析。有限元分析按照仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬浇筑、内衬预应力张拉以及内衬充水加压的实际过程模拟,计算中考虑衬砌与土体的耦合效应,通过外衬变形反分析调整土体计算参数,采用基于直接约束的接触迭代算法模拟管片与管片之间、内衬与外衬之间的多重接触与传力。研究结果显示,无论是结构变形、缝隙开度还是结构应力,有限元分析与仿真试验规律一致,数值接近,两种方法相互验证了这种具有多重复杂接触边界的非连续变形柔性结构的受力特性,明确了内、外衬的传力机制;在此基础上,进一步分析高压内水外渗对结构安全性的影响以及预防措施,其研究成果可供类似工程参考。

关键词：隧道工程输水隧洞双层复合衬砌非线性有限元仿真试验

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三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析

长江科学院院报 2003年第6期20卷 23-26页

作者：谢小玲苏海东陈琴梁清宇长江科学院材料结构研究所湖北武汉430010

以三峡导流底孔弧形钢闸门为研究对象,采用大型有限元软件MARC进行应力计算分析,提出了一种板壳单元应力成果整理方法,并介绍了应力转换的理论公式。针对弧形门这样的大型复杂钢结构的应力有限元分析,采用了在满足计算精度的前提下,控... 详细信息

以三峡导流底孔弧形钢闸门为研究对象,采用大型有限元软件MARC进行应力计算分析,提出了一种板壳单元应力成果整理方法,并介绍了应力转换的理论公式。针对弧形门这样的大型复杂钢结构的应力有限元分析,采用了在满足计算精度的前提下,控制计算规模的方法。同时给出了门叶结构中面板和纵、横梁各构件的应力分布规律和受力特征。计算结果表明,三峡泄洪坝段导流底孔弧形钢闸门,除局部承压的角点应力较大外,各构件应力均小于钢材允许应力,满足设计要求。

关键词：三峡工程导流底孔弧形钢闸门三维有限元法应力分析

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片状域流场中三维结构的湿频率和湿模态

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第1期35卷 121-124页

作者：苏海东黄玉盈陈琴华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 长江科学院材料与结构研究所湖北武汉430010

应用有限元-边界元混合法分析了等深度的无限大片状域流场中三维结构的自由耦振问题.采用四面体单元形成结构的有限元网格以便于网格的自动剖分,导出了与之配套的混合法计算格式.引入无限大片状域流场的格林函数,使流场的边界元剖分仅... 详细信息

应用有限元-边界元混合法分析了等深度的无限大片状域流场中三维结构的自由耦振问题.采用四面体单元形成结构的有限元网格以便于网格的自动剖分,导出了与之配套的混合法计算格式.引入无限大片状域流场的格林函数,使流场的边界元剖分仅限于液固交界面,从而大大减少了计算量.为简化编程,提出了大型有限元分析软件的接口技术,提高了效率.椭圆柱体的数值算例表明了方法的有效性.提出的方法为进一步研究受迫耦振问题奠定了基础,所采用的大型软件接口技术也为应用有限元-边界元混合法解决类似问题提供了一条简单的途径.

关键词：三维结构液固耦合振动有限元-边界元混合法

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水电站蜗壳保压浇混凝土结构的三维仿真分析

水利学报 2002年第1期33卷 66-70页

作者：林绍忠苏海东长江科学院材料结构研究所湖北武汉430010

三峡工程水电站厂房蜗壳采用保压浇外围混凝土的结构形式 .为研究钢蜗壳与外围混凝土交界面的接触性态 ,分别对冬季和夏季浇混凝土情况进行了模拟施工过程的三维有限元仿真计算 ,给出了交界面在不同季节不同水位运行期的传力和间隙 ,结... 详细信息

三峡工程水电站厂房蜗壳采用保压浇外围混凝土的结构形式 .为研究钢蜗壳与外围混凝土交界面的接触性态 ,分别对冬季和夏季浇混凝土情况进行了模拟施工过程的三维有限元仿真计算 ,给出了交界面在不同季节不同水位运行期的传力和间隙 ,结果表明温度对传力的影响显著 .对冬季浇筑情况 ,研究了通过提高保压水温来减小高温季节高水位运行期的传力 ;对夏季浇筑情况 ,研究了通过降低保压水头来减小蜗壳混凝土在低温季节低水位运行期的间隙 .

关键词：蜗壳保压浇混凝土温度效应仿真分析三维有限元法水电站

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埋入水中旋转薄壳谐耦振分析的传递矩阵法

固体力学学报 2007年第4期28卷 362-368页

作者：邹时智苏海东向宇黄玉盈华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074 长江科学院材料与结构研究所武汉430010 广西工学院汽车工程系柳州545006

基于一般线弹性薄壳和势流理论,导出了旋转壳状态向量的一阶常微分矩阵方程和水动压力表达式,再借助齐次扩容技术和精细积分法,应用推广的传递矩阵法对埋入水中旋转薄壳的流固耦振进行了数值求解,并研究了一些因素对精度的影响.算例表... 详细信息

基于一般线弹性薄壳和势流理论,导出了旋转壳状态向量的一阶常微分矩阵方程和水动压力表达式,再借助齐次扩容技术和精细积分法,应用推广的传递矩阵法对埋入水中旋转薄壳的流固耦振进行了数值求解,并研究了一些因素对精度的影响.算例表明传递矩阵法和有限元方法相比不仅精度良好,而且有较高的计算效率.

关键词：旋转薄壳传递矩阵法齐次扩容精细积分法流固耦合振动

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混凝土结构施工期徐变应力分析的迭代法

长江科学院院报 1995年第1期12卷 45-50页

作者：林绍忠苏海东

由于混凝土的弹性模量与龄期有关，计算混凝土结构施工期徐变应力时，必须将时间划分为一系列时段，在每一时段都要建立和分解刚度矩阵，计算量非常大。本文提出一种迭代法，用一个与时间有关的对角阵和一个与时间无关的长期刚度矩阵的... 详细信息

由于混凝土的弹性模量与龄期有关，计算混凝土结构施工期徐变应力时，必须将时间划分为一系列时段，在每一时段都要建立和分解刚度矩阵，计算量非常大。本文提出一种迭代法，用一个与时间有关的对角阵和一个与时间无关的长期刚度矩阵的乘积作为近似刚度矩阵，由此产生的失衡力通过迭代消除。根据本文给出的对角阵取值方法，只要迭代三四次就可以得到满意的计算结果。在间歇期内的所有计算时段，长期刚度矩阵只要形成和分解一次，而对角阵的求逆运算相当简单，所以选代法所需计算量很少，当增加新的浇筑块时，本文利用三角形分解的特点，只要花少量计算量就可完成对新的长期刚度矩阵的形成和分解，使整个施工期徐变应力计算工作得到极大简化。

关键词：混凝土结构施工期徐变应力迭代法