吴敬凯 作品数:6 被引量:32 H指数:4 供职机构: 大连理工大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 长江学者和创新团队发展计划 国家高技术研究发展计划 更多>> 相关领域: 理学 一般工业技术 交通运输工程 机械工程 更多>>
非均质材料力学性能与失效分析的多尺度有限元法研究 自然界中存在的、以及工程应用中的大部分材料都具有多尺度特征,且当考察尺度小到一定程度后,都将表现为非均质性。对这类材料而言,其微观非均质特征对宏观行为影响非常大,实际上,材料在宏观尺度所表现出来的大部分物理力学现象大多是... 吴敬凯关键词:非均质材料 力学性能 应变局部化 有限元法 大功率电力机车车体与变压器关键部位强度计算及设计 被引量:10 2009年 采用有限元方法对世界最大功率货运电力机车的车体和变压器关键部件强度进行了计算,车体结构用壳元和空间梁单元进行模拟,对作为支撑的高圆簧用刚度等效的圆柱薄壳进行模拟,并根据计算结果以及拓扑优化结果对车体关键受力部位进行了重新设计,设计之后的车体结构基本满足相关要求。车体计算模型共划分了约34万个节点,自由度总数超过200万。对主变压器的关键受力部件进行了进一步计算,变压器拉螺杆使用3节点轴对称单元、吊装螺栓使用四面体单元进行模拟。结果显示,对于拉螺杆以及厚薄螺母的接触,第一匝接触螺纹的应力最高,而后每一匝螺纹上的应力逐渐降低。吊装工况下变压器高应力区域主要发生在吊装螺栓附近,且同一安装座上的吊装螺栓应力分布是不同的。 张昭 谷思生 王明杰 王永良 王松 唐伟 朱丹 吴敬凯 方杰 江山 戴磊 亢战 吴昌华关键词:机车设计 拓扑优化 广义平面矩形与空间矩形块体单元 被引量:7 2010年 建立一类新的平面矩形与空间矩形块体单元,形函数构造考虑了单元内部不同方向位移间的耦合效应,通过对形函数引入耦合附加项,从而较真实地描述了单元内部场和节点值之间的函数关系。数值试验表明新的类型单元实施方便,较传统类型单元有更高的精度。 张洪武 吴敬凯 刘辉 郑勇刚 付振东关键词:形函数 平面4节点广义等参单元 被引量:7 2010年 在文献[1]建立的广义平面矩形单元的基础上,建立了平面4节点广义等参单元,并进行了深入研究,包括分片试验、单元的变形模态以及形函数的影响等。通过典型算例,对单元的性能进行了检验,数值结果表明,常规情况下建立的广义等参单元较传统单元具有更高的计算精度。 张洪武 刘辉 吴敬凯 郑勇刚关键词:形函数 扩展的多尺度有限元法基本原理 被引量:9 2010年 阐述一种适用于非均质材料力学性能分析的扩展的多尺度有限元法(Extended Multiscale Finite Element Method,EMsFEM)的基本原理.该方法的基本思想是利用数值方法构造能反映胞体单元内部材料非均质影响的多尺度基函数,在此基础上求得粗网格层次的等效单元刚度阵,从而在粗网格尺度上对原问题进行求解,很大程度地减少计算量.以该方法进行的具有周期和随机微观结构的材料计算示例,通过与传统有限元法的结果比较,说明这一方法的有效性.EMsFEM的优势在于,能容易地进行降尺度计算,可较准确地求得单元内部的微观应力应变信息,在非均质材料强度和非线性分析中有很大的应用潜力. 张洪武 吴敬凯 刘辉 付振东关键词:基函数 非均质材料 周期性点阵桁架材料力学性能分析的一种新的多尺度计算方法 被引量:3 2011年 论文提出一种周期性点阵桁架材料力学性能分析的新的多尺度方法.方法的主要思想是通过数值构造能反映周期性桁架材料单胞内部非均质性的多尺度基函数,从而在大尺度上求得单胞的等效刚度阵,大大减小了模型计算量.通过引入基函数的耦合附加项,以考虑多维矢量场问题不同方向间的耦合作用.数值研究表明,采用线性边界条件构造基函数有时会产生较强的边界效应,而超样本技术的振荡边界和周期性边界条件能很大程度地减少单胞边界强制变形产生的误差.特别是对于非均质特征尺度跟宏观单元尺度相近的单胞,论文提出的周期性边界条件具有很好的效果.所提出的方法的优点是,在所构造的多尺度有限元法的基础上,能较容易地进行降尺度计算,较准确地得到单胞内部小尺度上的应力应变信息,为材料强度分析的多尺度计算打下基础. 张洪武 吴敬凯 付振东关键词:基函数