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CUDA架构下的三维弹性静力学边界元并行计算

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计算机辅助设计与图形学学报 2012年第1期24卷 112-119页

作者：王英俊王启富王钢王书亭黄运保华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对传统边界元法计算量大、计算效率低的问题,以三维弹性静力学的边界元法为对象,将基于CUDA的GPU并行计算应用到其边界元计算中,提出了基于CUDA架构的GPU并行算法.该算法首先对不同类型的边界元系数积分进行并行性分析,描述了相关的GP... 详细信息

针对传统边界元法计算量大、计算效率低的问题,以三维弹性静力学的边界元法为对象,将基于CUDA的GPU并行计算应用到其边界元计算中,提出了基于CUDA架构的GPU并行算法.该算法首先对不同类型的边界元系数积分进行并行性分析,描述了相关的GPU并行算法,然后阐述了边界元方程组的求解方法及其并行策略.实验结果表明,文中算法较传统算法具有显著的加速效果.

关键词：边界元弹性静力学 CUDA 并行计算

对弹性静力学中外力功表达式及相关问题的探讨

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力学与实践 2011年第5期33卷 67-69页

作者：白冰李小春石露姚华彦中国科学院岩土力学与工程国家重点试验室武汉430071 合肥工业大学土木与水利学院合肥230009

外力功、势能等概念是弹性力学能量原理的重要内容.但笔者发现,经典弹性理论著作中给出的外力功、势能的表达式并非真实的功、真实势能值.本文根据弹性静力学的基本假定和应变能定理对此进行了论证,并以一维弹簧受压问题进行了说明.对... 详细信息

外力功、势能等概念是弹性力学能量原理的重要内容.但笔者发现,经典弹性理论著作中给出的外力功、势能的表达式并非真实的功、真实势能值.本文根据弹性静力学的基本假定和应变能定理对此进行了论证,并以一维弹簧受压问题进行了说明.对总势能、外力势能、外力功及保守力的定义及其相互关系进行了详细分析,建议在介绍系统总势能定义的同时,应一方面说明它不是系统的真实总势能,另一方面要补充介绍这样定义总势能的原因是保证最小势能原理与平衡方程等价.通过厘清上述概念之间的关系,以期给弹性力学的初学者以明晰的概念.

关键词：弹性静力学外力功势能应变能保守力

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弹性静力学问题的伪谱区域分解方法

南通大学学报（自然科学版） 2013年第1期12卷 64-70页

作者：刘琳丁睿苏州大学数学科学学院江苏苏州215006

利用区域分解技术把弹性静力学问题转化为若干个子问题,采用伪谱方法并行求解每个子问题.该方法继承了伪谱方法易于编程、精度高的优点,且通过区域分解方法实现并行计算达到了优化计算时间的效果.数值算例说明了该方法的有效性.

关键词：伪谱区域分解方法径向基函数伪谱方法单位分解方法弹性静力学

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三维空间弹性静力学的数值解

兰州理工大学学报 1982年第1期 106-118页

作者： T·A·克鲁斯 ,张龙弼

本文阐述求三维空间的弹性静力学问题的一种数值解的可能性。求解的方法是利用奇异积分方程,这些方程对于完全混合边值问题的未知的表面拉应力和位移能够从数值上加以求解。该方法不受表面形状和数据明细表限制,并且是任意的。解答了某... 详细信息

本文阐述求三维空间的弹性静力学问题的一种数值解的可能性。求解的方法是利用奇异积分方程,这些方程对于完全混合边值问题的未知的表面拉应力和位移能够从数值上加以求解。该方法不受表面形状和数据明细表限制,并且是任意的。解答了某些例题以验证公式。此外,还利用该法研究了有意义的应力奇异性。

关键词：弹性静力学内应力残余应力方程方程式张应力拉应力积分方程恒等式单位立方体势能法数值分析数值解

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动力应力函数张量及弹性静力学的通解

中国科学技术大学学报 1984年第S1期 95-102页

作者：沈惠川中国科学技术大学地球和空间科学系

本文将弹性静力学中的应力函数张量概念直接推广到电磁连续介质动力学问题中,给出了动力应力函数张量的一般表达式。本文还简化了电磁连续介质动力学的基本方程,求得了作为例子的弹性静力学的各类通解。

关键词：弹性静力学应力函数通解方程解张量

可重构混联制造系统概念设计与弹性静力学分析

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可重构混联制造系统概念设计与弹性静力学分析

作者：汤腾飞安徽工业大学

学位级别：硕士

航空结构件的精密加工与智能装配对柔性制造系统的研发提出了新的挑战。为实现大尺寸弧形航空结构件的高效加工与快速装配,设计了一种C形导轨加并联操作模块的新型混联柔性制造系统。首先,运用虚拟样机技术依次开展了可锁定关节、模块... 详细信息

航空结构件的精密加工与智能装配对柔性制造系统的研发提出了新的挑战。为实现大尺寸弧形航空结构件的高效加工与快速装配,设计了一种C形导轨加并联操作模块的新型混联柔性制造系统。首先,运用虚拟样机技术依次开展了可锁定关节、模块化支链和可重构并联机构模块的概念设计。提出了两类三轴交叉式可锁定球关节LSJ-I和LSJ-II,获得6种不同的关节类型,并构成9种模块化运动支链。基于机构变异思想,完成了4种类Exechon并联机构模块的可重构设计。以类Exechon并联机构模块为核心部件,将其与含有C形导轨的串联机构结合,设计了5自由度混联制造系统。其次,运用螺旋理论建立了类Exechon并联机构模块的螺旋系,推导出系统的全雅克比矩阵J。分析表明:4种类Exechon并联机构模块都具有两转动一平动(2R1T)的运动能力,且均不存在约束奇异,但在特定条件下存在结构奇异位姿。采用矢量回路法,建立了混联系统的运动学逆解模型。在此基础上,提出了基于“分层切片”思想的系统工作空间的搜索方法,预估了该类系统中并联机构模块和混联系统的可达工作空间。再次,在构件受力分析与弹性变形分析的基础上,采用子结构综合方法构建了类Exechon并联机构模块的弹性静力学模型,并依托所建模型分析了机构动平台的静刚度、弹性位移以及关节反力/力矩。研究表明:并联机构模块的静力学性能存在与其拓扑结构相一致的对称性;其受机构位姿转角?和?的影响最大,受距离z(支链腿长)的影响次之,而受位置转角?的影响规律较为复杂。最后,基于3D打印技术,制作了两台并联机构模块原理样机,开发了相应的运动控制系统。以拓扑构型为2UPR&1RPS的原理样机为例,开展了并联机构模块的运动精度实验。结果表明:实测值与解析值贴合良好,验证了前述逆运动学分析的正确性。此外,在ANSYS环境下,对并联机构模块进行了静力学仿真。分析结果表明:数值计算结果与基于弹性静力学模型的解析结果吻合较好。在此基础上,构建了平均线/角位移指标以及平均关节反力/力矩指标,明确了混联制造系统静力学性能与并联模块位置转角?的映射关系。本文提出的混联制造系统兼具C形导轨工作空间大和并联机构模块刚度高的优点,有望为大型航空结构件的柔性制造提供一种技术解决方案。文中提出的概念设计、运动学分析及弹性静力学分析的方法及相关成果对其他并/混联装备的设计、分析及性能评估具有重要的借鉴意义。

关键词：可重构并联机构混联系统逆运动学工作空间弹性静力学

多域边界面法在稳态热传导和弹性静力学分析中的应用

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多域边界面法在稳态热传导和弹性静力学分析中的应用

作者：李湘贺湖南大学

学位级别：硕士

由于边界面法具有高精度，便于处理无限域问题、边界及界面问题、奇异性问题以及CAD\CAE分析—体化等优点。本文针对包含不同材料以及需要并行计算等多域问题，研究多域边界面法。在边界面法的边界积分方程的基础上，以势问题为例研究... 详细信息

由于边界面法具有高精度，便于处理无限域问题、边界及界面问题、奇异性问题以及CAD\CAE分析—体化等优点。本文针对包含不同材料以及需要并行计算等多域问题，研究多域边界面法。在边界面法的边界积分方程的基础上，以势问题为例研究多域问题中多域矩阵组装的过程和求解的方式，并将其应用在包含多个域结构的稳态温度场计算，计算结果和有限元进行对比说明多域边界面法在稳态热问题中的可行性。对喷油阀关键部件的多域模型应力分析表明，多域边界面法在计算结果较有限元更加平滑，并且具有较好的稳定性。多域矩阵组装即根据各个域的边界条件和交界面上的条件，把对应于每个子域的离散方程组装成一个方程系统。该方法将外边界上的未知量和公共结点上的位移和面力（或位势和通量）都作为系统未知量进行组集，虽然是出现在每个单域中的矩阵是满秩的，但整体矩阵方程组装成了分块矩阵。在多域边界面法的应用上，本文举出几个实际工程应用中的例子，将多域边界面法应用于包含多个域结构的稳态温度场计算，如内燃机曲轴、机械密封环等机械零件的摩擦生热产生的温度场计算，以及混凝土大坝这样的大规模问题的稳态温度场分析。计算结果和有限元进行对比说明，温度场计算结果高度吻合。说明本文所研究的多域边界面法不仅可以应用在结构的弹性静力学分析中，在多域问题的稳态热分析中具有一定的可行性。在弹性静力学方面，本文以喷油阀关键部件的位移和应力分析为例，研究其在螺纹预紧力和内部交变高压燃油的作用下，其关键部件：紧帽和针阀体的最大应力值和最大应力发生的位置。由有限元法和边界面法的分析结果的对比得出，边界面法数值计算结果基本与有限元一致，并且边界面法的计算结果云图在整体和局部小圆角处的过渡都更加平滑，能够较好地反映零件局部应力集中现象。而且边界面法用相比于有限元法少的多的网格，就可以获得与有限元法采用极其细密的网格得到同等应力计算精度。并且，对两种方法的计算稳定性进行比较的结果表明，随着模型节点数的变化，边界面法计算结果变化不大，具有较好的计算稳定性。

关键词：边界面法多域弹性静力学稳态热传导

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模切机连杆机构的弹性静力学分析

轻工机械 2008年第4期26卷 29-31页

作者：罗勇成刚虎西安理工大学印刷包装学院陕西西安710048

从对比国产和国外模切机性能指标出发,分析其产生差距的原因,进而对连杆机构进行弹性静力学分析,利用ANSYS分析了连杆在不同模切压力下的所受应力和位移变化情况,得出在较大模切压力下,现有国产模切机连杆局部部位出现强度不足的结论。

关键词：连杆机构有限元 ANSYS软件弹性静力学

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弹性膜结构静力学的各类变分原理

工程力学 2008年第3期25卷 58-63页

作者：李纬华罗恩中山大学应用力学与工程系广州510275

通过罗恩早已提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了弹性膜结构静力学的各类变分原理。首先给出膜结构静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到膜结构静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统... 详细信息

通过罗恩早已提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了弹性膜结构静力学的各类变分原理。首先给出膜结构静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到膜结构静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出弹性膜结构静力学的3类变量、2类变量变分原理以及总势能驻值原理和总余能驻值原理的互补泛函。同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系。

关键词：膜结构几何非线性弹性静力学变分原理互补关系