基于結構熱分析的重分析方法研究及其應用
發(fā)布時間：2021-03-09 02:22
在實際工程領域,結構設計是不斷修改,并且重復迭代修改計算的過程。然而,重復的進行完整有限元計算必然會加大計算成本。重分析方法作為一種快速求解的策略,能夠優(yōu)化計算成本問題。目前,重分析方法廣泛應用于結構靜態(tài)、動態(tài)和非線性問題。然而,關于結構設計中的傳熱問題,重分析方法還沒有相關應用研究。本文著眼于此,主要圍繞重分析方法的理論和應用進行展開,結合光滑應變技術,求解各種傳熱問題。本文具體工作內容主要包括:1)基于組合近似法和獨立系數(shù)法的傳熱研究及應用組合近似法結合了局部近似的高效性與全局逼近的準確性,把二項式級數(shù)展開的一部分作為縮減基法的基向量,從而大大節(jié)約計算成本。獨立系數(shù)法是一種比較適用于結構局部修改的重分析方法,不需要進行剛度矩陣重復求逆運算和矩陣分解等過程。獨立系數(shù)法只需要提供初始分解信息,通過減少輸入信息,縮減計算規(guī)模。針對傳統(tǒng)有限元求解結果“過硬”,利用光滑應變技術提高計算精度。本章把重分析方法與NS-FEM結合,在提高計算效率的同時,保證求解精度。2)利用基于多重網格重分析方法的傳熱問題研究及應用現(xiàn)有重分析方法難以保證修改前后網格的高度一致性。多重網格方法利用網格之間的映射關系...
【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
使用不同有限元方法求解得到的應力響應云圖
型分別同時利用完全分析、組合近似法和獨立系數(shù)法進行傳熱分析，對比重分析算法和完全分析的計算結果。如前面提到的，重分析的計算精度和基向量的數(shù)量有關。圖 2.6 展示了，隨著基向量數(shù)目的增加，某一節(jié)點的溫度變化情況�？梢钥吹剑M合近似法的計算精度和完全分析幾乎一致，但是當基向量的數(shù)目增加到11 個時，重分析的計算精度明顯下降。這表示更多的基向量可能會導致響應的不穩(wěn)定性。因此，本算例采用了 6 個基向量進行分析。獨立系數(shù)法的基向量與被修改結構影響的自由度數(shù)目有關，通過前面的介紹可以知道結構修改影響的自由度在分析時已經被記錄，本算例有 184 個自由度受到影響，所以本算例的獨立系數(shù)法采用了 184 個基向量進行溫度場分析。圖 2.6 不同基向量個數(shù)求解的溫度響應結果從圖 2.7 中不難看出
圖 2.6 不同基向量個數(shù)求解的溫度響應結果從圖 2.7 中不難看出，獨立系數(shù)法和組合近似法求解得到的溫度場基本一致而且與采用完全分析得到的結果也基本一致，獨立系數(shù)法的精度比組合近似法差。表 2.1 比較了具體數(shù)值上的誤差，選取了誤差較大的一些節(jié)點進行誤差分析由表中同樣可以看出，采用三種求解策略得到的溫度場的結果十分相似。在求精度方面，組合近似法得到的結果更接近完全分析。越接近修改結構及圓孔位置其精度差距越明顯。圖 2.8 展示了三種求解方法求解熱應力的結果，可以得到溫度場相同的結論，即完全分析與重分析方法求解得到的結果十分相近。圖 展示了圓孔位置的溫度梯度的對比，同樣得到相似的計算精度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]特征值重分析的遞推算法和若干技術比較[J]. 張德文,王建民. 強度與環(huán)境. 2013(06)
[2]結構拓撲修改靜態(tài)重分析的BFGS方法[J]. 徐濤,程飛,宋廣才,禤偉旗,薛冰洋. 吉林大學學報(工學版). 2009(01)
[3]板殼加筋結構的組合優(yōu)化[J]. 陳塑寰,麻凱. 吉林大學學報(工學版). 2008(02)
[4]組合近似方法在結構優(yōu)化中的應用[J]. 龍凱,左正興,肖濤,蒲大宇. 中國機械工程. 2007(09)
[5]Epsilon算法在汽車結構設計分析中的應用[J]. 吳曉明,陳塑寰,黃志東. 吉林大學學報(工學版). 2006(S1)
[6]Epsilon算法在結構模態(tài)重分析中的應用[J]. 吳曉明,陳塑寰. 吉林大學學報(工學版). 2006(04)
[7]結構靜態(tài)拓撲重分析的攝動-Padé逼近法[J]. 黃海,陳塑寰,孟光,郭克尖. 固體力學學報. 2005(03)
[8]載貨汽車發(fā)動機飛輪殼加強筋布置的優(yōu)化設計[J]. 徐巖,楊志軍,陳宇東,陳塑寰. 吉林大學學報(工學版). 2005(04)
[9]攝動法結合Pad逼近在結構拓撲重分析中的應用[J]. 黃海,陳塑寰,孟光. 應用力學學報. 2005(02)
[10]結構靜態(tài)拓撲重分析的迭代組合近似方法[J]. 楊志軍,陳塑寰,吳曉明. 力學學報. 2004(05)
博士論文
[1]多參數(shù)結構動態(tài)二階靈敏度及重分析研究[D]. 郭睿.吉林大學 2009
本文編號：3072080
【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
使用不同有限元方法求解得到的應力響應云圖
型分別同時利用完全分析、組合近似法和獨立系數(shù)法進行傳熱分析，對比重分析算法和完全分析的計算結果。如前面提到的，重分析的計算精度和基向量的數(shù)量有關。圖 2.6 展示了，隨著基向量數(shù)目的增加，某一節(jié)點的溫度變化情況�？梢钥吹剑M合近似法的計算精度和完全分析幾乎一致，但是當基向量的數(shù)目增加到11 個時，重分析的計算精度明顯下降。這表示更多的基向量可能會導致響應的不穩(wěn)定性。因此，本算例采用了 6 個基向量進行分析。獨立系數(shù)法的基向量與被修改結構影響的自由度數(shù)目有關，通過前面的介紹可以知道結構修改影響的自由度在分析時已經被記錄，本算例有 184 個自由度受到影響，所以本算例的獨立系數(shù)法采用了 184 個基向量進行溫度場分析。圖 2.6 不同基向量個數(shù)求解的溫度響應結果從圖 2.7 中不難看出
圖 2.6 不同基向量個數(shù)求解的溫度響應結果從圖 2.7 中不難看出，獨立系數(shù)法和組合近似法求解得到的溫度場基本一致而且與采用完全分析得到的結果也基本一致，獨立系數(shù)法的精度比組合近似法差。表 2.1 比較了具體數(shù)值上的誤差，選取了誤差較大的一些節(jié)點進行誤差分析由表中同樣可以看出，采用三種求解策略得到的溫度場的結果十分相似。在求精度方面，組合近似法得到的結果更接近完全分析。越接近修改結構及圓孔位置其精度差距越明顯。圖 2.8 展示了三種求解方法求解熱應力的結果，可以得到溫度場相同的結論，即完全分析與重分析方法求解得到的結果十分相近。圖 展示了圓孔位置的溫度梯度的對比，同樣得到相似的計算精度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]特征值重分析的遞推算法和若干技術比較[J]. 張德文,王建民. 強度與環(huán)境. 2013(06)
[2]結構拓撲修改靜態(tài)重分析的BFGS方法[J]. 徐濤,程飛,宋廣才,禤偉旗,薛冰洋. 吉林大學學報(工學版). 2009(01)
[3]板殼加筋結構的組合優(yōu)化[J]. 陳塑寰,麻凱. 吉林大學學報(工學版). 2008(02)
[4]組合近似方法在結構優(yōu)化中的應用[J]. 龍凱,左正興,肖濤,蒲大宇. 中國機械工程. 2007(09)
[5]Epsilon算法在汽車結構設計分析中的應用[J]. 吳曉明,陳塑寰,黃志東. 吉林大學學報(工學版). 2006(S1)
[6]Epsilon算法在結構模態(tài)重分析中的應用[J]. 吳曉明,陳塑寰. 吉林大學學報(工學版). 2006(04)
[7]結構靜態(tài)拓撲重分析的攝動-Padé逼近法[J]. 黃海,陳塑寰,孟光,郭克尖. 固體力學學報. 2005(03)
[8]載貨汽車發(fā)動機飛輪殼加強筋布置的優(yōu)化設計[J]. 徐巖,楊志軍,陳宇東,陳塑寰. 吉林大學學報(工學版). 2005(04)
[9]攝動法結合Pad逼近在結構拓撲重分析中的應用[J]. 黃海,陳塑寰,孟光. 應用力學學報. 2005(02)
[10]結構靜態(tài)拓撲重分析的迭代組合近似方法[J]. 楊志軍,陳塑寰,吳曉明. 力學學報. 2004(05)
博士論文
[1]多參數(shù)結構動態(tài)二階靈敏度及重分析研究[D]. 郭睿.吉林大學 2009
本文編號：3072080
本文鏈接：http://sikaile.net/guanlilunwen/gongchengguanli/3072080.html
