https://onlinelibrary.wiley.com/journal/10970207？af=R 国际工程数值方法杂志目录。最新和EarlyView期刊的文章列表。 英语-美国 ©John Wiley&Sons有限公司 wileyonlinelibrary@wiley.com（威利在线图书馆） 2024年5月6日，星期一07:04:38+0000 2024年5月6日，星期一07:04:38+0000 Atypon®Literatum™ https://validator.w3.org/feed/docs/rss2.html 10080 威利：国际工程数值方法杂志：目录 威利 国际工程数值方法杂志 https://onlinelibrary.wiley.com/pb-asets/journal-banders/10970207.jpg https://onlinelibrary.wiley.com/journal/10970207？af=R https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7490？af=R 2024年5月2日星期四03:59:46-0700 2024-05-02T03:59:46-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7490 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文针对二维弹塑性问题提出了一种新的一阶和二阶无稳定化虚拟元方法。与传统的虚拟元方法相比，改进的方法不需要任何稳定性，使得非线性问题的求解更加可靠。其主要思想是修改虚拟元素空间，以允许计算更高阶的L2$${五十} _2$$投影运算符，确保应变和应力准确表示元件能量。考虑到无稳定虚拟元方法的灵活性，弹塑性力学问题可以通过传统有限元框架中的径向回归法进行求解。J2$${J} _2非线性响应建模考虑了具有硬化的$$塑性。给出了几个数值例子，以说明无稳定虚拟元方法的能力和准确性。 <h2>摘要</h2><p>本文提出了一种求解二维弹塑性问题的新型一阶和二阶无稳定虚拟元方法。与传统的虚拟元方法相比，改进的方法不需要任何稳定性，使得非线性问题的求解更加可靠。其主要思想是修改虚拟元素空间以允许计算高阶L2$${五十} _2$$投影运算符，确保应变和应力准确表示元件能量。考虑到无稳定虚拟元方法的灵活性，弹塑性力学问题可以用传统有限元框架中已知的径向回归法求解{J} _2非线性响应建模考虑了具有硬化的$$塑性。通过几个数值算例说明了无稳定虚拟元方法的能力和精度</p>（第页） 徐冰，王一凡，彼得·罗杰斯 研究文章 二维弹塑性问题的无稳定化虚拟元方法 10.1002/nme.7490 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7490 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7490？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7467？af=R 2024年4月24日星期三00:01:47-0700 2024-04-24T12:01:47-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7467 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 总结本文以一阶守恒律系统的形式介绍了一种新的任意拉格朗日-欧拉（ALE）形式的计算框架。除了常用的材质和空间配置外，还引入了一个附加的参考（固有）配置，以将材质粒子与网格位置分离。以等温超弹性为出发点，编写了质量、线性动量和总能量守恒方程，并对参考构型进行了求解。此外，为了保证应变/应力和速度/位移的等阶收敛，通过将标准变形梯度张量（从材料到空间配置）乘法分解为两个辅助变形梯度张量来计算，两者都是通过附加的一阶守恒定律计算出来的。至关重要的是，新的ALE保守公式将被证明优雅地退化为守恒定律的替代混合系统，如Total Lagrangian、Eulerian和Updated Reference Lagrangian。将显示守恒定律系统的双曲性，并给出准确的波速界限，后者对于确保显式时间积分器的稳定性至关重要。对于空间离散化，采用了基于顶点的有限体积法，并进行了适当调整。为了从连续和半离散的角度保证稳定性，仔细设计并提出了适当的数值界面通量（通过Rankine–Hugoniot跳跃条件）。通过使用系统哈密顿量的时间变化来证明稳定性，以确保数值熵的正产生。为了证明框架的稳健性和可靠性，将提出一系列三维基准问题。示例将限于等温可逆弹性的情况，以证明新公式的潜力。 <h2>总结</h2><p>本文以一阶守恒律系统的形式介绍了一种新的任意拉格朗日-欧拉（ALE）形式的计算框架。除了常用的材质和空间配置外，还引入了一个附加的参考（固有）配置，以将材质粒子与网格位置分离。以等温超弹性为出发点，编写了质量、线性动量和总能量守恒方程，并对参考构型进行了求解。此外，为了保证应变/应力和速度/位移的等阶收敛，通过将标准变形梯度张量（从材料到空间配置）乘法分解为两个辅助变形梯度张量来计算，两者都是通过附加的一阶守恒定律计算出来的。至关重要的是，新的ALE保守公式将被证明优雅地退化为守恒定律的替代混合系统，如Total Lagrangian、Eulerian和Updated Reference Lagrangian。将显示守恒定律系统的双曲性，并给出准确的波速界限，后者对于确保显式时间积分器的稳定性至关重要。对于空间离散化，采用了基于顶点的有限体积方法并进行了适当调整。为了从连续和半离散的角度保证稳定性，仔细设计并提出了适当的数值界面通量（通过Rankine–Hugoniot跳跃条件）。通过使用系统的哈密顿量的时间变化来证明稳定性，以确保数值熵的正产生。为了证明框架的稳健性和可靠性，将提出一系列三维基准问题。示例将限于等温可逆弹性的情况，以证明新公式的潜力</p>（第页） 托马斯·迪·朱斯托，李春熙，安东尼奥·吉尔，哈维尔·博内，马泰奥·贾科米尼 研究文章 非线性固体动力学的一阶双曲任意拉格朗日-欧拉守恒公式 10.1002/nme.7467 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7467 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7467？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7486？af=R 2024年4月22日星期一18:18:56-0700 2024-04-22T06:18:56-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7486 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文研究了约束高斯过程回归在预测不确定性显著降低的材料系统非线性力学响应中的适用性。本研究利用在各种运动响应中观察到的力学先验知识，强化了传统的高斯过程。材料系统的刚度和软化响应对于某些运动变量来说，大多表现出至少一种有界性、单调性和凸性条件。这些关系或强制反过来被编码成一个约束高斯过程，用于预测、不确定性量化和外推。通过大量实例和比较研究，本文明显证明了约束高斯过程的使用与无约束或常规高斯过程相比，具有数据效率高、精度高、不确定性低、恢复模型过拟合和外推效果好的特点。此外，还证明了所提出的数值方法在多尺度均匀化、实验、结构优化、材料本构建模和结构理想化等各种工程建模领域的可用性。 <h2>摘要</h2><p>本文研究了约束高斯过程回归在预测不确定性显著降低的材料系统非线性力学响应中的适用性。本研究利用在各种运动响应中观察到的基于机械信息的先验知识加强了传统高斯过程。材料系统的刚度和软化响应对于某些运动变量来说，大多表现出至少一种有界性、单调性和凸性条件。这些关系或强制反过来被编码成一个约束高斯过程，用于预测、不确定性量化和外推。通过大量实例和比较研究，本文明显证明了与无约束或常规高斯过程相比，约束高斯过程的使用具有数据效率高、精度高、不确定性低、恢复模型过拟合和外推非常好的特点。此外，还证明了所提出的数值方法在多尺度均匀化、实验、结构优化、材料本构建模和结构理想化等各种工程建模领域的可用性</p>（第页） 苏穆杜·赫拉（Sumudu Herath），苏维克·查克拉波蒂 研究文章 基于约束高斯过程的材料系统非线性响应建模 10.1002/不超过7486 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7486 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7486？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7487？af=R 2024年4月16日星期二00:56:12-0700 2024-04-16T12:56:12-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7487 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要我们提出了一种以非侵入方式构建（非线性）参数动力系统有效代理频域模型的算法。为了捕获底层系统对频率和参数的依赖性，我们提出的方法结合了有理逼近和平滑插值。在近似过程中，应用局部自适应稀疏网格来有效地探索参数域，即使参数数量适中或较高。自适应性也被用来建立合理的近似，有效地捕捉问题的频率依赖性。这两个特性使我们的方法能够构建代理模型，以达到用户指定的近似精度，而不会在频率和参数域的“过采样”中浪费资源。由于其非侵入性，与基于投影的模型降阶技术相比，我们提出的方法可以应用于任何基础物理模型的复杂性。值得注意的是，即使在问题结构的先验知识不可用的情况下，也可以使用我们的自适应采样算法。为了展示我们的方法的有效性，我们将其应用于气动轴承的研究。我们的方法允许我们建立替代模型，以充分识别轴承在设计和操作参数方面的行为，同时仍能实现显著的加速。 <h2>摘要</h2><p>我们提出了一种以非侵入方式构造（非线性）参数动力系统有效代理频域模型的算法。为了捕获底层系统对频率和参数的依赖性，我们提出的方法结合了有理逼近和平滑插值。在近似过程中，应用局部自适应稀疏网格来有效地探索参数域，即使参数数量适中或较高。自适应性也被用来建立合理的近似，有效地捕捉问题的频率依赖性。这两个特性使我们的方法能够构建代理模型，以实现用户描述的近似精度，而不会在频率和参数域的“过度采样”中浪费资源。由于其非侵入性，与基于投影的模型降阶技术相比，我们提出的方法可以应用于任何基础物理模型的复杂性。值得注意的是，即使在问题结构的先验知识不可用的情况下，也可以使用我们的自适应采样算法。为了展示我们的方法的有效性，我们将其应用于气动轴承的研究。我们的方法允许我们建立替代模型，以充分识别轴承在设计和操作参数方面的行为，同时仍能实现显著的加速</p>（第页） 菲利普·胡维勒，大卫·普拉多弗拉，于尔格·希夫曼 研究文章 频域参数非线性动力学的即插即用自适应替代建模 10.1002/nme.7487 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7487 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7487？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7461？af=R 2024年4月12日，星期五02:53:44-0700 2024-04-12T02:53:44-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7461 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要在瞬态问题的拓扑优化中，由于向后时间伴随方程的存在，内存需求和计算成本往往会变得非常大。常见的方法，如检查点（CP）和本地时间（LT）算法，通过将时域划分为时间间隔和每次计算一个时间间隔上的灵敏度来减少内存需求。CP算法通过重新计算状态解而不是存储状态解来减少内存。这导致计算成本显著增加。LT算法在伴随解中引入近似值，以减少内存需求，并使计算工作量增加最小。然而，我们表明，由于近似伴随中的错误，使用LT算法可能会阻碍收敛。为了减少内存和/或计算时间，我们提出了两种新的算法。检查点/本地实时（CP/LT）混合算法以增加计算时间为代价改进了LT算法的收敛行为，但仍比CP算法更有效。并行局部时间（PLT）算法通过时间并行化减少了计算时间，在时间并行化中，状态方程和伴随方程在多个间隔上同时求解。状态场和伴随场与设计同时收敛。每种方法的有效性通过涉及瞬态热物理或流动物理的基于密度的二维拓扑优化问题进行了说明。与其他讨论的算法相比，我们发现PLT算法的计算时间显著减少。此外，我们表明，在某些条件下，由于在LT和PLT算法中使用了近似，它们表现出对特征时间短的设计的偏见。最后，根据优化问题所需的内存减少、计算成本和收敛行为，为选择合适的算法提供了指导。 <h2>摘要</h2><p>在瞬态问题的拓扑优化中，由于时间上的后向伴随方程，内存需求和计算成本往往变得非常大。常见的方法，如检查点（CP）和局部时间（LT）算法，通过将时域划分为时间段和每次计算一个时间段上的灵敏度来减少内存需求。CP算法通过重新计算状态解而不是存储状态解来减少内存。这导致计算成本显著增加。LT算法在伴随解中引入近似值，以减少内存需求，并使计算工作量增加最小。然而，我们表明，由于近似伴随中的错误，使用LT算法可能会阻碍收敛。为了减少内存和/或计算时间，我们提出了两种新的算法。检查点/局部时间（CP/LT）混合算法以增加计算时间为代价改进了LT算法的收敛行为，但仍比CP算法更有效。并行-局部-时间（PLT）算法通过时间并行化减少了计算时间，其中状态方程和伴随方程在多个区间上同时求解。状态场和伴随场与设计同时收敛。每种方法的有效性通过涉及瞬态热物理或流动物理的基于密度的二维拓扑优化问题进行了说明。与其他讨论的算法相比，我们发现PLT算法的计算时间显著减少。此外，我们表明，在某些条件下，由于在LT和PLT算法中使用了近似，它们表现出对特征时间短的设计的偏见。最后，根据优化问题所需的内存减少、计算成本和收敛行为，为选择合适的算法提供了指导</p>（第页） M.J.B.特林斯，R.Maas，L.编号，F.van Keulen，M.兰格拉尔 研究文章 减少瞬态问题拓扑优化中的时间和内存需求 10.1002/nme.7461 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7461 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7461？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7482？af=R 2024年4月8日星期一21:36:01-0700 2024-04-08T09:36:01-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7482 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要我们最近提出了一种有效的方法，作为后处理步骤，促进有限元力学模拟的参数化研究，即无需运行多次模拟：后验有限元方法（APFEM）。APFEM只需要了解参数空间的顶点，并且能够准确预测当模拟参数在其预定义范围内变化时，模拟的自由度（即节点位移和其他感兴趣的输出，例如单元应力张量）如何演变。在我们之前的工作中，这些参数仅限于材料特性和加载条件。在这里，我们扩展了APFEM，以进一步考虑原始几何体的变化。这是通过定义一个中间参照系来实现的，该参照系的映射是以弱形式随机定义的。然后，通过变形梯度张量的乘法分解来校正参照系中的这种随机变化，从而实现后续变形。此处显示的结果框架为日益复杂的相关应用提供了准确的力学预测：（i）量化单轴载荷下板的应力集中系数，带有一个和两个不同偏心率的椭圆孔，以及（ii）对具有不确定力学性能和几何夹杂的复合板进行随机均匀化。APFEM的这种扩展完善了我们最初的方法，除了边界条件和材料属性之外，还可以参数化地考虑几何变化。在我们的原始工作中，这种方法在随机预测、不确定性量化、结构和材料优化以及贝叶斯推断方面的优势都是自然守恒的。 <h2>摘要</h2><p>我们最近提出了一种有效的方法，作为后处理步骤，促进有限元力学模拟的参数化研究，即无需运行多次模拟：后验有限元方法（APFEM）。APFEM只需要了解参数空间的顶点，并且能够准确预测当模拟参数在其预定义范围内变化时，模拟的自由度（即节点位移和其他感兴趣的输出，例如单元应力张量）如何演变。在我们之前的工作中，这些参数仅限于材料特性和加载条件。在这里，我们扩展了APFEM，以进一步考虑原始几何体的变化。这是通过定义一个中间参照系来实现的，该参照系的映射是以弱形式随机定义的。然后，通过变形梯度张量的乘法分解来校正参照系中的这种随机变化，从而实现后续变形。此处显示的结果框架为日益复杂的相关应用提供了准确的力学预测：（i）量化单轴载荷下板的应力集中系数，带有一个和两个不同偏心率的椭圆孔，以及（ii）对具有不确定力学性能和几何夹杂的复合板进行随机均匀化。APFEM的这种扩展完善了我们最初的方法，除了边界条件和材料属性之外，还可以参数化地考虑几何变化。在我们的原始工作中，这种方法在随机预测、不确定性量化、结构和材料优化以及贝叶斯推断方面的优势都是自然保持的</p>（第页） 亚尼斯·阿穆切，安托万·Jérusalem 研究文章 后验有限元法（APFEM）在几何变换中的扩展及其在随机均匀化中的应用 10.1002/nme.7482 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7482 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7482？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7272？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/nme.7272 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 问题信息 问题信息 10.1002/nme.7272 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7272 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7272？af=R 问题信息 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7452？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2002年10月10日/NM.7452 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要本文提出了基于应力的有限元方法的广义迭代随机摄动方法。该方法是利用余能原理完成的，适用于所有随机函数和参数以及使用最小二乘法确定的节点多项式响应基的一般阶泰勒展开式。本阐述的主要目的是使用这种概率方法来确定某些具有不确定性的非线性工程应力分析的Bhattacharyya相对熵。利用数学仪器及其数值实现，研究了材料不确定性为高斯分布的棱柱杆的弹塑性扭转及其相应的可靠性措施。该问题已使用恒定应力三角形（CST）平面有限元、改进的Newton–Raphson算法、，而迭代广义随机摄动法得出的前四个概率特征与粗略蒙特卡罗抽样和半解析概率方法得出的概率特征进行了对比。 <h2>摘要</h2><p>本文提出了基于应力的有限元方法的广义迭代随机摄动方法。该方法是利用余能原理完成的，适用于所有随机函数和参数以及使用最小二乘法确定的节点多项式响应基的一般阶泰勒展开式。本阐述的主要目的是使用这种概率方法来确定某些具有不确定性的非线性工程应力分析的Bhattacharyya相对熵。利用数学仪器及其数值实现，研究了材料不确定性为高斯分布的棱柱杆的弹塑性扭转及其相应的可靠性措施。该问题已使用恒定应力三角形（CST）平面有限元、改进的Newton–Raphson算法、，而迭代广义随机摄动法得到的前四个概率特征与粗略蒙特卡罗抽样和半分析概率方法得到的结果进行了对比</p>（第页） 马钦·卡明斯基，拉法·布雷多 简短沟通 基于迭代广义随机应力有限元法的弹塑性概率相对熵 2002年10月10日/NM.7452 国际工程数值方法杂志 2002年10月10日/NM.7452 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7452？af=R 简短沟通 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7441？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7441 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要传统确定性拓扑优化的材料再分配能力可以有效地解决热弹性结构中与应力相关的设计问题。然而，不确定性在现实世界中是不可避免的。通过确定性拓扑优化实现的设计结构强度极易受到这些不确定性的影响，从而可能导致失效。本文介绍了一种新的应力约束热弹性结构拓扑优化方法，该方法考虑了与热源和载荷相关的不确定性。在构造性能函数时，我们使用Kieisselmeier–Steinhauser函数来聚合应力约束。为了提高优化效率，采用顺序优化和可靠性评估方法对基于双层回路可靠性的拓扑优化进行解耦。最初，我们推导了基于应力的性能函数对热源和负载不确定性变量的导数，从而便于使用改进的混沌控制评估结构可靠性和施加约束。利用伴随法和链式规则获得性能函数对密度变量的导数信息，指导拓扑更新。我们给出了五个设计示例，以证明该方法的有效性。对优化结果进行了蒙特卡洛模拟，表明所提出的方法可以获得满足可靠性要求的结构。 <h2>摘要</h2><p>传统确定性拓扑优化的材料再分配能力可以有效地解决热弹性结构中与应力相关的设计问题。然而，不确定性在现实世界中是不可避免的。通过确定性拓扑优化实现的设计结构强度极易受到这些不确定性的影响，从而可能导致失效。本文介绍了一种新的应力约束热弹性结构拓扑优化方法，该方法考虑了与热源和载荷相关的不确定性。在构造性能函数时，我们使用Kieisselmeier–Steinhauser函数来聚合应力约束。为了提高优化效率，采用顺序优化和可靠性评估方法对基于双层回路可靠性的拓扑优化进行解耦。首先，我们推导了基于应力的性能函数对热源和负载不确定性变量的导数，从而便于使用改进的混沌控制评估结构可靠性和施加约束。利用伴随法和链式规则获得性能函数对密度变量的导数信息，指导拓扑更新。我们给出了五个设计示例，以证明该方法的有效性。对优化结果进行了蒙特卡罗模拟，结果表明，该方法可以获得满足可靠性要求的结构</p>（第页） 郑长征，杨波，王宣，Ikjin Lee公司 研究文章 应力约束下面向不确定性的热弹性拓扑优化 10.1002/不超过7441 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7441 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7441？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7445？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7445 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要在这项工作中，引入了一种新的方法来加速解决存在局部现象（如裂纹）的结构动力学问题。对于这类问题，传统的基于投影的模型降阶（MOR）方法要么在可表示的系统配置范围方面受到限制，要么需要全阶模型（FOM）的频繁解来更新表示解的低维空间。在所建议的方法中，为健康结构构建的低维空间由适当选择的系统柔度矩阵列充实。可以看出，这些空间包含静态情况下原始问题的解，而它们的维数要小得多。为了允许在线构建任意本地化特征，应提供系统的完整灵活性矩阵。为此，对所涉及的矩阵使用了层次表示法，从而可以有效地计算灵活性矩阵，并减少内存需求。该方法在不牺牲全阶模型的灵活性和准确性的情况下，显著提高了速度。通过结构动力学中的一系列实例，研究了该方法的性能和局限性。 <h2>摘要</h2><p>在这项工作中，引入了一种新的方法来加速解决存在局部现象（如裂纹）的结构动力学问题。对于这类问题，传统的基于投影的模型降阶（MOR）方法要么在可以表示的系统配置范围方面受到限制，要么需要全阶模型（FOM）的频繁解来更新表示解的低维空间。在所提出的方法中，为健康结构构建的低维空间被适当选择的系统柔度矩阵列所丰富。可以看出，这些空间包含静态情况下原始问题的解，而它们的维数要小得多。为了允许在线构建任意本地化特征，应提供系统的完整灵活性矩阵。为此，对所涉及的矩阵使用了层次表示法，从而可以有效地计算灵活性矩阵，并减少内存需求。该方法在不牺牲全阶模型的灵活性和准确性的情况下，显著提高了速度。通过结构动力学中的一系列实例，研究了该方法的性能和局限性</p>（第页） 康斯坦蒂诺斯·阿加索斯，康斯坦蒂诺斯·弗拉查斯，安东尼·加兰德，埃利尼·查茨 研究文章 通过矩阵压缩和基于投影的模型降阶，加速具有局部现象的结构动力学仿真 10.1002/不超过7445 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7445 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7445？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7447？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7447 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 总结随着城市的不断发展，生活环境内外的噪声源越来越多。因此，由多孔材料组成的隔音系统被广泛用作封闭空间结构的填充织物，如建筑、飞机或汽车的组件。然而，在许多情况下，仅仅填空可能不是最有效的方法。在这种情况下，本工作引入了一种多相声学拓扑优化方法，以设计用于消声的密闭空间结构。基于双向演化结构优化（BESO）算法，该方法将Biot的多孔弹性方程（以混合u$$\mathbf{u}$$/p形式表示）与统一多相（UMP）技术相结合，以充分描述声学、多孔弹性和弹性模型关系中涉及的多物理。考虑结构、粘性和热耗散功率不同组合的目标函数在多个频率上最大化。还考虑了每个材料阶段的体积约束和一种新的材料插值方案。即使与具有相似体积分数的各种基线配置相比，所得到的拓扑也具有增强的耗散功率级和可制造性。 <h2>总结</h2><p>随着城市的不断发展，生活环境内外的噪声源越来越多。因此，由多孔材料组成的隔音系统被广泛用作封闭空间结构的填充织物，如建筑、飞机或汽车的部件。然而，在许多情况下，仅仅填空可能不是最有效的方法。在这种情况下，本工作引入了一种多相声学拓扑优化方法，以设计用于消声的密闭空间结构。基于双向进化结构优化（BESO）算法，该方法结合了以混合u$$\mathbf{u}$$/p形式表示的Biot孔隙弹性方程和统一多相（UMP）技术，以充分描述声学、孔隙弹性和弹性模型关系中涉及的多物理。考虑结构、粘性和热耗散功率不同组合的目标函数在多个频率上最大化。还考虑了每个材料阶段的体积约束和一种新的材料插值方案。即使与具有相似体积分数的各种基线配置相比，所得到的拓扑也具有增强的耗散功率级和可制造性</p>（第页） 罗德里戈·L·佩雷拉，Lidy M.Anaya‐Jaimes，雷纳托·帕瓦内洛 研究文章 多孔弹性介质多相隔声系统的进化拓扑优化设计方法 10.1002/不超过7447 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7447 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7447？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7449？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2002年10月10日/NM.7449 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要寻求优化的结构拓扑设计，以最大化连续体结构的固有频率和频率间隙，对于工程应用至关重要。然而，必须解决两个重要的数值问题：由多个频率引起的非光滑性，以及由于违反与孤立岛和点连接相关的拓扑约束而导致的人工局部刚性运动（ALRM）模式。采用基于序列近似整数规划（SAIP）的离散变量拓扑优化方法解决了上述两个问题。首先，将方向可微性和多频保持约束表示为线性整数约束。然后，建立具有这些线性整数约束的整数规划，并通过离散变量线性或二次规划求解器和多约束正则松弛算法（CRA）求解。我们还证明了流行的平均模态频率（AMF）策略，如Kreisselmeier‐Steinhauser（KS）函数，无法严格处理由多个频率引起的非平滑性。此外，为了消除ALRM模式并将注意力集中在实际的结构全局模式上，使用燃烧方法对表示孤立岛和点连接数的第一个Betti数施加拓扑约束。给出了二维和三维、两倍和三倍倍频、固有频率和频率间隙等数值例子，以证明该方法的有效性。 <h2>摘要</h2><p>寻求优化的结构拓扑设计，以最大化连续体结构的固有频率和频率间隙，对于工程应用至关重要。然而，必须解决两个重要的数值问题：多频率引起的非光滑性和违反与孤立岛和点连接相关的拓扑约束导致的人工局部刚体运动（ALRM）模式。采用基于序列近似整数规划（SAIP）的离散变量拓扑优化方法解决了上述两个问题。首先，将方向可微性和多频保持约束表示为线性整数约束。然后，建立具有这些线性整数约束的整数规划，并用离散变量线性或二次规划求解器和多约束正则松弛算法（CRA）求解。我们还证明了流行的平均模态频率（AMF）策略，如Kreisselmeer-Steinhauser（KS）函数，不能严格解决由多个频率引起的这种非平滑性。此外，为了消除ALRM模式并将注意力集中在真实的结构全局模式上，使用燃烧方法对表示孤立岛和点连接数的第一个Betti数施加拓扑约束。文中给出了二维和三维、两倍和三倍倍频、固有频率和频率间隙等数值例子，以证明该方法的有效性</p>（第页） 邓泽瑜，袁亮，耿东成 研究文章 考虑拓扑约束的离散变量拓扑优化方法 2002年10月10日/NM.7449 国际工程数值方法杂志 2002年10月10日/NM.7449 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7449？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7450？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7450 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 总结推导并比较了六种面心有限体积公式，用于模拟具有空间变化粘度的Stokes流。导出的方法之间的主要区别是混合公式中使用的混合变量，以及使用分部积分在每个元素中使用弱或强形式。对不同方法的性质进行了简要讨论，包括对计算成本和所得全局方程组的对称性的评论。最后，用二维和三维数值算例比较了所有公式的精度。这些示例包括一个问题，即使用这些方法模拟粘度的急剧变化，显示了在不使用符合材料界面的网格的情况下进行这些模拟的能力。还讨论了不同元件类型的性能和不同的稳定选择。 <h2>总结</h2><p>推导了六种以面为中心的有限体积公式，并将其用于模拟具有空间变化粘度的Stokes流。导出的方法之间的主要区别是混合公式中使用的混合变量，以及使用分部积分在每个元素中使用弱或强形式。对不同方法的性质进行了简要讨论，包括对计算成本和所得全局方程组的对称性的评论。最后，用二维和三维数值算例比较了所有公式的精度。这些示例包括一个问题，即使用这些方法模拟粘度的急剧变化，显示了在不使用符合材料界面的网格的情况下进行这些模拟的能力。还讨论了不同元件类型的性能和不同的稳定选择</p>（第页） 鲁本·塞维利亚，蒂鲍特·杜雷茨 研究文章 变粘度Stokes流的面心有限体积法 10.1002/不超过7450 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7450 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7450？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7453？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7453 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 总结本文提出了一种数值方法，用于无限重流体域中弹性结构模态频率的设计灵敏度分析。由于在这种情况下必须考虑流体加载结构上的声压反馈，因此在数值模拟中采用了结构有限元（FEM）和声学边界元（BEM）相结合的全耦合方案。利用轮廓积分法将有限元与边界元耦合（FE-BE）方法产生的非线性特征值问题转化为降维的广义特征值问题（GEP）。基于同时使用左特征向量和右特征向量的伴随方法，导出了非重复特征值的设计灵敏度公式，并形成了一个小GEP来计算重复特征值梯度。采用Burton‐Miller公式对虚拟特征频率及其导数进行偏移，并研究了有利于虚拟特征频率滤波的参数设置。数值算例验证了该方法的准确性和有效性。 <h2>总结</h2><p>本文提出了一种数值方法，用于无限重流体域中弹性结构模态频率的设计灵敏度分析。由于在这种情况下必须考虑声压对流体加载结构的反馈，因此在数值模拟中采用了结构有限元（FEM）和声学边界元（BEM）相结合的全耦合格式。利用轮廓积分法将有限元与边界元耦合（FE-BE）方法产生的非线性特征值问题转化为降维的广义特征值问题（GEP）。基于同时使用左特征向量和右特征向量的伴随方法，推导了非重复特征值的设计灵敏度公式，并形成一个小GEP来计算重复特征值梯度。采用Burton-Miller公式对虚拟特征频率及其导数进行偏移，并研究了有利于虚拟特征频率滤波的参数设置。通过算例验证了该方法的准确性和有效性</p>（第页） 郑长军，韩孟伟，陈洪勇，王帅，川兴碧 研究文章 无限流体域中弹性结构模态频率的设计灵敏度分析 10.1002/不超过7453 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7453 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7453？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7454？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7454 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要在这项工作中，提出并评估了几种结构保持和能量耗散接触方法。考虑的时间积分方案对于约束类型的版本来说是通用的，但这里的重点是砂浆接触。所提出的迫击炮接触方法以一种新颖的方式保留了迫击炮接触的线性动量和角动量。所提出的时间积分方案可以节省能量或提供严格的接触耗散。此外，所提出的方案同时实施了间隙约束和间隙速度约束（即持续性）。使用中步时间积分器通常会在初始碰撞过程中导致能量耗散，在这里，可以用一种新的方式恢复能量。在许多问题中，强制间隙速度约束可以缓解接触压力和节点的接触颤振。虽然一些方法在运动方程（EOM）的求解过程中同时强制执行持续性条件和间隙约束，但需要对方程组中包含的两个约束使用乘数，这里通过运动方程求解间隙约束，通过运动方程后的速度更新，时间积分方案满足持续性条件。结果表明，这种方法是严格耗散的，因为可以实现塑性接触条件。类似于刚体的恢复系数，如果需要能量守恒，任何耗散的能量都可以在释放时返回。结构保持方法适用于长时间动力学模拟和节能，而严格耗散方法可以克服与标准时间积分算法（如Newmark方法）相关的稳定性问题。 <h2>摘要</h2><p>在这项工作中，提出并评估了几种结构保持和能量耗散接触方法。考虑的时间积分方案对于约束类型的版本来说是通用的，但这里的重点是砂浆接触。所提出的迫击炮接触方法以一种新颖的方式保留了迫击炮接触的线性动量和角动量。所提出的时间积分方案可以节省能量或提供严格的接触耗散。此外，所提出的方案同时实施了间隙约束和间隙速度约束（即持续性）。使用中步时间积分器通常会在初始碰撞过程中导致能量耗散，在这里，可以用一种新的方式恢复能量。在许多问题中，强制间隙速度约束可以缓解接触压力和节点的接触颤振。虽然一些方法在运动方程（EOM）的求解过程中同时强制执行持续性条件和间隙约束，但需要对方程组中包含的两个约束使用乘数，这里，间隙约束是通过运动方程求解的，时间积分方案中的持续性条件是通过运动方程式后的速度更新来满足的。结果表明，这种方法是严格耗散的，因为可以实现塑性接触条件。类似于刚体的恢复系数，如果需要能量守恒，任何耗散的能量都可以在释放时返回。结构保持方法有利于长期动力学模拟，节能和严格耗散方法可以克服与标准时间积分算法（如Newmark方法）相关的稳定性问题</p>（第页） Puso硕士，J.H.波特，T.斯拉维克 研究文章 隐式动力学的结构保持和能量耗散接触方法 10.1002/不超过7454 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7454 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7454？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7455？af=R 2024年4月8日，星期一02:04:09-0700 2024-04-08T02:04:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 2024年5月30日星期四00:00:00-0700 10.1002/不超过7455 国际工程数值方法杂志，第125卷，第10期，2024年5月30日。 摘要工程结构可能会发生大变形，但对现有数值方法来说，模拟仍然具有挑战性，例如，基于单元的方法与网格变形斗争，而基于强形状粒子的方法表现出拉伸不稳定性。本文旨在提出一种新的大变形数值模拟方法，即隐式更新拉格朗日脆点法（ULFPM）。该方法基于点的特性确保了对网格畸变的免疫力，并且其稳定性是由其基于弱形式的公式来保证的。为了进行验证，提出的隐式ULFPM已应用于几个大变形问题。对于所有实例，所提出的方法能够提供可靠的结果，与参考结果吻合良好。此外，对于超大变形问题，隐式ULFPM在一定程度上优于有限元方法。此外，还讨论了隐式ULFPM的精度通过使用支持域细化方案得到了显著提高。算例表明，该方法可以作为工程实践中预测结构大变形的可靠工具。 <h2>摘要</h2><p>工程结构可能会发生大变形，但对现有的数值方法来说，模拟仍然具有挑战性，例如，基于单元的方法与网格变形斗争，基于强形状颗粒的方法表现出拉伸不稳定性。本文旨在提出一种新的大变形数值模拟方法，即隐式更新拉格朗日脆点法（ULFPM）。该方法基于点的特性确保了对网格变形的免疫力，并且其稳定性是由其基于弱形式的公式来保证的。为了进行验证，提出的隐式ULFPM已应用于几个大变形问题。对于所有实例，所提出的方法能够提供可靠的结果，与参考结果吻合良好。此外，对于超大变形问题，隐式ULFPM在一定程度上优于有限元方法。此外，还讨论了隐式ULFPM的精度通过使用支持域细化方案得到了显著提高。实例表明，该方法可作为工程实践中预测结构大变形的可靠工具</p>（第页） 戴雪岩，柯泽涛，李明静，董雷亭，Satya N.Atluri公司 研究文章 求解大变形问题的隐式更新拉格朗日脆弱点方法及支持域细化方案 10.1002/不超过7455 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7455 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7455？af=R 研究文章 125 10 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7479？af=R 2024年4月8日，星期一01:21:50-0700 2024-04-08T01:21:50-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7479 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要可变形多孔介质中不混溶两相流的数值模拟由于其在油藏工程、岩土工程和许多其他领域的应用而变得越来越重要。两相流和地质力学之间的耦合给发展物理一致的数学模型和有效的数值方法带来了重大挑战。本文基于自由能的概念，在热力学第二定律的指导下，导出了多孔粘弹性介质中非混溶两相流动的热力学一致性数学模型。该模型使用流体和固体自由能来表征流体毛细作用和固体骨架弹性，因此严格遵循能量耗散规律。对于固体力学平衡方程，自然导出了孔隙流体压力的热力学一致公式。此外，该模型确保了流体和固体的质量守恒定律。对于模型的数值逼近，我们提出了一种能量稳定和质量守恒的数值方法。该方法通过适当的能量方法和对两相饱和度、有效孔隙压力和孔隙度之间耦合的精细处理，继承了能量耗散规律。利用交错网格上的局部守恒网格中心有限差分方法以及饱和度和孔隙度的迎风策略，我们构造了全离散格式，该格式既能保持流体和固体的质量，又能在全离散水平上保持能量耗散律。特别是，所提出的方法是一种无偏算法，即以相同的方式处理润湿相、非润湿相和固相。数值结果也验证了所提出模型和数值方法的特点。 <h2>摘要</h2><p>变形多孔介质中非混相两相流的数值模拟由于其在油藏工程、岩土工程等领域的应用而变得越来越重要。两相流和地质力学之间的耦合给发展物理一致的数学模型和有效的数值方法带来了重大挑战。本文基于自由能的概念，在热力学第二定律的指导下，导出了多孔粘弹性介质中不混溶两相流的热力学一致性数学模型。该模型使用流体和固体自由能来表征流体毛细作用和固体骨架弹性，因此严格遵循能量耗散规律。对于固体力学平衡方程，自然导出了孔隙流体压力的热力学一致公式。此外，该模型确保了流体和固体的质量守恒定律。对于模型的数值逼近，我们提出了一种能量稳定和质量守恒的数值方法。该方法通过适当的能量方法和对两相饱和度、有效孔隙压力和孔隙度之间耦合的精细处理，继承了能量耗散规律。利用交错网格上局部守恒的以单元为中心的有限差分方法，结合饱和度和孔隙度的迎风策略，构造了全离散格式，该格式既能保持流体和固体的质量，又能在全离散水平上保持能量耗散律。特别地，所提出的方法是一种无偏算法，即以相同的方式处理润湿相、非润湿相和固相。数值结果也验证了所提出模型和数值方法的特点</p>（第页） 寇继生，阿姆加德·萨拉马，陈黄欣，孙淑玉 研究文章 多孔粘弹性介质中非混溶两相流的热力学一致性数值模拟 10.1002/nme.7479 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7479 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7479？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7481？af=R 2024年4月8日，星期一01:17:32-0700 2024-04-08T01:17:32-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7481 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要稀疏回归和特征提取是从海量数据中发现知识的基石。他们的目标是发现提供科学变量之间简单关系的可解释和预测模型。虽然用于模型发现的统计工具在线性回归的背景下得到了很好的建立，但它们在材料建模中对非线性回归的泛化是高度特定的问题，并且缺乏足够的理解。在这里，我们探索了神经网络用于自动模型发现的潜力，并通过结合两种策略（正则化和物理约束）的混合方法来诱导稀疏性。我们将子集选择的Lp正则化概念与本构神经网络相结合，利用我们在运动学和热力学方面的领域知识。我们用合成数据和实际数据训练我们的网络，并执行数千次发现运行来推断共同的准则和趋势：L2正则化或岭回归不适用于模型发现；L1正则化或套索会促进稀疏性，但会导致强烈的偏差，从而可能会严重改变结果；只有L0正则化才能透明地微调可解释性和可预测性、简单性和准确性以及偏差和方差之间的权衡。有了这些见解，我们证明了Lp正则化本构神经网络可以同时发现可解释模型和物理意义参数。我们预计，我们的发现将推广到稀疏和符号回归等替代发现技术，以及生物学、化学或医学等其他领域。我们能够从数据中自动发现材料模型，这在生成性材料设计中有着巨大的应用，并为操纵物质、改变现有材料的属性以及发现具有用户定义属性的新材料开辟了新的机会。 <h2>摘要</h2><p>稀疏回归和特征提取是海量数据知识发现的基础。他们的目标是发现提供科学变量之间简单关系的可解释和预测模型。虽然模型发现的统计工具在线性回归的背景下已经很成熟，但它们在材料建模中对非线性回归的泛化是高度特定的，而且还没有被充分理解。在这里，我们探索了神经网络用于自动模型发现的潜力，并通过结合两种策略（正则化和物理约束）的混合方法来诱导稀疏性。我们整合了L的概念<子><i> p</i>利用我们在运动学和热力学领域的知识，利用本构神经网络对子集选择进行正则化。我们用合成数据和真实数据训练我们的网络，并执行数千次发现运行来推断共同的准则和趋势：₂正则化或岭回归不适用于模型发现<i> L</i>_{1正则化或lasso促进稀疏性，但诱导强烈的偏差，可能会严重改变结果；仅限L正则化允许我们透明地微调可解释性和可预测性、简单性和准确性以及偏差和方差之间的权衡。通过这些见解，我们证明了<子><i> p</i>}正则化本构神经网络可以同时发现可解释模型和物理意义参数。我们预计，我们的发现将推广到稀疏和符号回归等替代发现技术，以及生物学、化学或医学等其他领域。我们能够从数据中自动发现材料模型，这在生成性材料设计中有着巨大的应用，并为操纵物质、改变现有材料的属性以及发现具有用户定义属性的新材料开辟了新的机会</p>（第页） Jeremy A.McCulloch，斯凯勒·R·圣皮埃尔，凯文·林卡，埃伦·库尔 评论文章 关于稀疏回归、Lp正则化和自动模型发现 10.1002/nme.7481 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7481 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7481？af=R 评论文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7485？af=R 2024年4月5日星期五22:41:21-0700 2024-04-05T10:41:21-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7485 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要对于抛物型方程，我们提出了一类新的具有耗散控制和无条件稳定性的高阶时间推进格式。高阶时间积分器可以提供高精度和鲁棒性空间离散化（如等几何分析）的最佳性能。广义的‐α$\alpha$$方法在时间上提供了无条件稳定性和二阶精度，并控制了离散频谱高频区域的数值耗散。我们扩展了广义的‐α$\alpha$$方法，以获得在离散高频范围内具有高精度和耗散控制的高阶时间推进方法。此外，在新的高阶方法中，我们保持了二阶广义‐α$\alpha$$方法的初始稳定区域；我们在保持高频数值耗散的无条件稳定性和用户控制特性的同时，提高了广义α$\alpha$$方法的精度。该方法求解k>1，k∈ℕ$$ k> 1，k，in\mathbb{N}$$矩阵问题，并更新系统未知项，这些未知项对应于泰勒展开式中的高阶项，以获得奇数k$$k$的（3/2k）th$$left（3/2k\right）\mathrm{th}$$顺序方法和奇数k$1$$的（2/2k+1/2）th$$顺序。单个参数ρ∞$${\rho}^{\infty}$$控制高频耗散，而更新过程遵循原始二阶方法的公式。此外，我们证明了我们的方法是A‐稳定的，对于ρ∞=0$${\rho}^{\infty}=0$$，我们得到了一个L‐稳定方法。此外，我们将此策略扩展到分析泛型方法的精度阶。最后，我们提供了数值例子来验证我们对该方法的分析并证明其性能。首先，我们模拟了热传播；然后，我们分析非线性问题，如Swift–Hohenberg和Cahn–Hilliard相场模型。总之，我们将该方法与Runge–Kutta技术在洛伦兹系统仿真中进行了比较。 <h2>摘要</h2><p>对于抛物型方程，我们提出了一类新的具有耗散控制和无条件稳定性的高阶时间推进格式。高阶时间积分器可以提供高精度和鲁棒的空间离散化（如等几何分析）的最佳性能。广义-α$\alpha$$方法在时间上提供了无条件稳定性和二阶精度，并控制了离散谱高频区域的数值耗散。我们扩展了广义-α$\alpha$$方法，以获得在离散高频范围内具有高精度和耗散控制的高阶时间推进方法。此外，我们在新的高阶方法中保持了二阶广义-α$\alpha$$方法的原稳定区域；我们在保持高频数值耗散的无条件稳定性和用户控制特性的同时，提高了广义-α$\alpha$$方法的精度。该方法解决了k&gt；1，k∈ℕ$$ k&gt；1，k\in\mathbb{N}$$矩阵问题，并更新系统未知项，这些未知项对应于泰勒展开式中的高阶项，以获得奇数k$$k$$的（3/2k）th$$left（3/2k\right）\mathrm{th}$$顺序方法和（3/2k+1/2）th$$顺序左侧（3/2kN+1/2right）\ mathrm}$$$顺序。单个参数ρ∞$${\rho}^{\infty}$$控制高频耗散，而更新过程遵循原始二阶方法的公式。此外，我们证明了我们的方法是A-稳定的，对于ρ∞=0$${\rho}^{\infty}=0$$，我们得到了一个L-稳定的方法。此外，我们将此策略扩展到分析泛型方法的精度阶。最后，我们提供了数值例子来验证我们对该方法的分析并证明其性能。首先，我们模拟了热传播；然后，我们分析了非线性问题，如Swift–Hohenberg和Cahn–Hilliard相场模型。最后，我们将该方法与Runge–Kutta技术在模拟Lorenz系统时进行了比较</p>（第页） Pouria Behnoudfar，邓泉灵，维克多·M·卡罗 研究文章 抛物问题的高阶广义‐α方法 10.1002/不超过7485 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7485 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7485？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7478？af=R 2024年4月5日星期五22:31:14-0700 2024-04-05T10:31:14-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7478 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要从数值角度来看，对主动脉夹层进行建模是一个特殊的挑战，尤其是在固体（主动脉壁）和液体（血流）之间的相互作用方面。特定患者模拟的复杂性需要各种参数、建模假设和简化，目前这些都阻碍了其在临床环境中的常规使用。我们提出了一个数值框架，其中包括主动脉壁的层特异性各向异性特性、血液的非牛顿行为、患者特异性几何形状和患者特异性流动条件。我们比较了从刚性壁到各向异性超弹性材料的血管组织越来越复杂的材料模型在模拟中的血流动力学指标和应力测量。我们发现，对于当前的几何和边界条件，刚性壁模拟产生的结果与流体-结构相互作用模拟不同。考虑到组织模型中各向异性纤维的作用，主动脉壁的应力测量值有所不同，但基于切应力的生物标记物受影响较小。总之，组织模型越来越复杂，可以捕获更多细节。然而，还需要一个广泛的参数集。由于模拟结果取决于这些建模选择，因此在临床应用中，变化可能导致不同的建议。 <h2>摘要</h2><p>从数值角度来看，对主动脉夹层进行建模是一个特殊的挑战，尤其是在固体（主动脉壁）和液体（血流）之间的相互作用方面。特定患者模拟的复杂性需要各种参数、建模假设和简化，目前这些都阻碍了其在临床环境中的常规使用。我们提出了一个数值框架，其中包括主动脉壁的分层各向异性特性、血液的非牛顿行为、患者特定的几何形状和患者特定的流动条件。我们比较了从刚性壁到各向异性超弹性材料的血管组织越来越复杂的材料模型在模拟中的血流动力学指标和应力测量。我们发现，对于当前的几何和边界条件，刚性壁模拟产生的结果与流体-结构相互作用模拟不同。考虑到组织模型中各向异性纤维的作用，主动脉壁的应力测量值有所不同，但基于切应力的生物标记物受影响较小。总之，组织模型越来越复杂，可以捕获更多细节。然而，还需要一个广泛的参数集。由于模拟结果取决于这些建模选择，因此在临床应用中，变化可能导致不同的建议</p>（第页） Richard Schussnig，马尔特·罗尔夫·皮萨奇克，凯瑟琳·巴姆勒，托马斯·彼得·弗里斯，Gerhard A.Holzapfel，马丁·克伦比希勒 研究文章 组织力学在特定患者主动脉夹层流体-结构相互作用模拟中的作用 10.1002/不超过7478 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7478 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7478？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7488？af=R 2024年4月5日星期五22:11:31-0700 2024-04-05T10:11:31-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2002年10月10日/纳米.7488 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要由于聚合物的应用范围不断扩大，从基本工程领域到新兴领域，如可伸缩电子、软机器人和植入式传感器，聚合物的研究一直备受关注。这些材料表现出显著的性能，主要是由于其复杂的聚合物链网络，这反过来又增加了精确建模其行为的复杂性。特别是在模拟弹性体及其断裂行为时，准确计算聚合物链的变形对于预测高度拉伸链的断裂至关重要。尽管如此，许多用于模拟弹性体断裂的稳健的多尺度连续体框架倾向于通过假设各个方向的链之间的统一行为来简化网络变形。认识到这一局限性，我们的研究提出了一个多尺度断裂模型，该模型考虑了弹性体网络响应的各向异性性质。在微观尺度上，假设链中的损伤是由链的熵和分子键畸变引起的内能驱动的。为了将链中的拉伸连接到宏观变形，我们采用了最大提前路径约束网络模型，内在地适应了各向异性网络响应。因此，可以预测不同方向的链条会表现出不同的拉伸，从而导致不同的损伤程度。为了基于这些链中的损伤驱动宏观断裂，我们利用微形态正则化理论，该理论涉及在宏观尺度引入双重局部-全局损伤变量。通过链损伤值的均匀化，得到宏观局部损伤变量，从而预测各向同性材料的响应。宏观整体损伤变量在热力学一致的相场连续介质中受到非局部效应和边界条件的影响。此外，系统中的总耗散被认为主要是由于分子键在微观尺度上的断裂。为了验证我们的模型，我们采用双边缺口拉伸试验作为基准，将模拟预测与现有实验数据进行比较。此外，为了加深我们对断裂过程的理解，我们对由嵌有孔和缺口的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶制成的方形薄膜进行了单轴拉伸实验，然后将我们的模拟预测与实验观察进行了比较。此外，我们可视化了沿着不同方向的链条中拉伸和损伤值的演变，以评估模型的预测能力。还将结果与另一个现有模型进行了比较，以评估我们的模型在准确模拟橡胶类材料断裂行为方面的实用性。 <h2>摘要</h2><p>由于聚合物的应用范围不断扩大，从基本工程领域到新兴领域，如可伸缩电子、软机器人和植入式传感器，聚合物的研究一直备受关注。这些材料表现出显著的性能，主要是由于其复杂的聚合物链网络，这反过来又增加了精确建模其行为的复杂性。特别是在模拟弹性体及其断裂行为时，准确计算聚合物链的变形对于预测高度拉伸链的断裂至关重要。尽管如此，许多用于模拟弹性体断裂的稳健的多尺度连续体框架倾向于通过假设各个方向的链之间的统一行为来简化网络变形。认识到这一局限性，我们的研究提出了一个多尺度断裂模型，该模型考虑了弹性体网络响应的各向异性性质。在微观尺度上，假设链中的损伤是由链的熵和分子键畸变引起的内能驱动的。为了将链中的拉伸连接到宏观变形，我们采用了最大提前路径约束网络模型，内在地适应了各向异性网络响应。因此，可以预测不同方向的链条会表现出不同的拉伸，从而导致不同的损伤程度。为了基于这些链中的损伤来驱动宏观尺度的断裂，我们利用了微形态正则化理论，该理论涉及在宏观尺度上引入对偶局部全局损伤变量。通过链损伤值的均匀化，得到宏观局部损伤变量，从而预测各向同性材料的响应。宏观整体损伤变量在热力学一致的相场连续介质中受到非局部效应和边界条件的影响。此外，系统中的总耗散被认为主要是由于分子键在微观尺度上的断裂。为了验证我们的模型，我们以双边缺口拉伸试验为基准，将模拟预测与现有实验数据进行比较。此外，为了加深我们对断裂过程的理解，我们对由嵌有孔和缺口的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶制成的方形薄膜进行了单轴拉伸实验，然后将我们的模拟预测与实验观察进行了比较。此外，我们可视化了沿着不同方向的链条中拉伸和损伤值的演变，以评估模型的预测能力。将结果与另一个现有模型进行比较，以评估我们的模型在准确模拟橡胶类材料断裂行为方面的实用性</p>（第页） Prajwal Kammardi Arunachala，西纳·阿布拉里·瓦贾里，马蒂亚斯·诺伊纳，Sim先生，Renee Zhao，克里斯汀·林德 研究文章 耦合相场断裂的多尺度各向异性聚合物网络模型 2002年10月10日/纳米.7488 国际工程数值方法杂志 2002年10月10日/纳米.7488 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7488？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7476？af=R 2024年4月5日，星期五03:54:09-0700 2024-04-05T03:54:09-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7476 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要机器学习（ML）和深度学习（DL）在先进超材料的设计中越来越重要，与材料或拓扑优化无缝集成。它们在广阔的设计空间中预测和互连材料属性的固有能力，通常无法通过传统方法进行计算，这带来了开创性的可能性。本文介绍了一种用于优化声学超材料的创新机器学习方法，重点介绍了多共振分层声学超材料（MLAM），其设计用于低频（低于1000 Hz）的目标噪声衰减。该方法利用ML来创建代表性体积元素（RVE）有效特性的连续模型，这些特性对于评估声传输损失（STL）至关重要，随后使用遗传算法（GA）优化整体拓扑结构，以实现最大声衰减。这种方法的重要性在于它能够在不影响精度的情况下提供快速结果，从而将完整拓扑优化的计算开销显著减少了几个数量级。为了证明该方法的通用性和可扩展性，将其扩展到更复杂的RVE模型，该模型具有更多的参数，并使用相同的策略进行优化。此外，为了强调ML技术与传统拓扑优化协同的潜力，进行了比较分析，将所提方法的结果与通过相应的全3D MLAM模型的直接数值模拟（DNS）获得的结果进行了比较。这一比较分析突出了这种组合的变革潜力，特别是在解决复杂拓扑挑战和重大计算需求时，开创了超材料和组件设计的新时代。 <h2>摘要</h2><p>机器学习（ML）和深度学习（DL）在先进超材料的设计中越来越重要，与材料或拓扑优化无缝集成。它们在广阔的设计空间中预测和互连材料属性的固有能力，通常无法通过传统方法进行计算，这带来了开创性的可能性。本文介绍了一种用于优化声学超材料的创新机器学习方法，重点介绍了多共振分层声学超材料（MLAM），其设计用于低频（低于1000 Hz）的目标噪声衰减。该方法利用ML来创建代表性体积元素（RVE）有效特性的连续模型，这些特性对于评估声传输损失（STL）至关重要，随后使用遗传算法（GA）优化整体拓扑结构，以实现最大声衰减。这种方法的重要性在于它能够在不影响精度的情况下提供快速结果，从而将完整拓扑优化的计算开销显著减少了几个数量级。为了证明该方法的通用性和可扩展性，将其扩展到更复杂的RVE模型，该模型具有更多的参数，并使用相同的策略进行优化。此外，为了强调ML技术与传统拓扑优化协同的潜力，进行了比较分析，将所提方法的结果与通过相应的全3D MLAM模型的直接数值模拟（DNS）获得的结果进行了比较。这一比较分析突出了这种组合的变革潜力，特别是在解决复杂拓扑挑战和重大计算需求时，开创了超材料和组件设计的新时代</p>（第页） D.Yago，G.Sal‐Anglada，D.罗卡，J.坎特，J.奥利弗 研究文章 固体力学中的机器学习：在声学超材料设计中的应用 10.1002/不超过7476 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7476 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7476？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7489？af=R 2024年4月2日星期二01:35:12-0700 2024-04-02T01:35:12-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7489 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要复杂的多尺度结构和直接数值模拟的高计算成本是非均质材料断裂分析的瓶颈。为了在精度和效率之间取得平衡，我们提出了一个数学上严格的多尺度裂缝相场模型。利用相场理论，通过构建裂纹的连续描述，解决了传统跨尺度裂纹扩展分析中离散-连续耦合的困难。基于渐近展开，定义了一个等效的双场耦合边值问题，从中我们严格推导了宏观等效参数，包括等效弹性张量和等效断裂韧度张量。在我们的方法中，位移场和相场同时展开，使我们能够获得断裂韧性张量，其中包含控制各向异性断裂行为的相应矩阵的对角元素和控制裂纹偏转的非对角元素。这使得多尺度有限元均匀化程序能够准确再现微观结构信息，并在没有任何先验知识的情况下捕捉各向异性材料中的裂纹偏转角。从数值结果来看，与全场模拟相比，所提出的多尺度相场方法显著减少了计算时间。此外，该方法准确再现了非中心对称多孔介质的物理一致性各向异性断裂，以及纤维增强复合材料的实验一致性损伤响应。这项工作融合了成熟的数学均匀化理论和尖端断裂相场方法，为非均质介质的断裂提供了新的视角。 <h2>摘要</h2><p>复杂的多尺度结构和直接数值模拟的高计算成本是非均质材料断裂分析的瓶颈。为了在精度和效率之间取得平衡，我们提出了一个数学上严格的多尺度断裂相场模型。利用相场理论，通过构造裂纹的连续描述，解决了传统跨尺度裂纹扩展分析中离散-连续耦合的困难。基于渐近展开，定义了一个等价的双场耦合边值问题，并从中严格导出了宏观等效参数，包括等效弹性张量和等效断裂韧度张量。在我们的方法中，位移场和相位场同时扩展，使我们能够获得断裂韧性张量，其中相应矩阵的对角元素控制各向异性断裂行为，非对角元素控制裂纹偏转。这使得多尺度有限元均匀化程序能够准确再现微观结构信息，并在没有任何先验知识的情况下捕捉各向异性材料中的裂纹偏转角。从数值结果来看，与全场模拟相比，所提出的多尺度相场方法显著减少了计算时间。此外，该方法准确再现了非中心对称多孔介质的物理一致性各向异性断裂，以及纤维增强复合材料的实验一致性损伤响应。这项工作融合了成熟的数学均匀化理论和尖端的断裂相场方法，为非均质介质的断裂提供了一个新的视角</p>（第页） 马普松，刘兴成，罗雪玲，李少凡，Lu‐Wen Zhang先生 研究文章 相场断裂模型的渐近均匀化：各向异性断裂的高效多尺度有限元框架 10.1002/不超过7489 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7489 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7489？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7480？af=R 2024年3月26日星期二16:35:11-0700 2024-03-26T04:35:11-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7480 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要计算工具和添加剂制造的最新进展扩大了流体装置和结构的设计可能性，也包括美学。然而，传统的基于离散密度的拓扑优化方法通常使用正方形和立方体规则网格，导致锯齿状的轮廓图案，需要对复杂物理问题的网格进行细化和后处理，以实现数值求解步骤。在本文中，我们提出了一种新的等值面边界捕获策略，用于结构和流体流动问题的拓扑优化。平滑边界的捕捉是通过一个简单的策略，即单元分裂和分析域重网格来完成的。平滑过程的新颖性在于优化器将规则网格分解为较小的三角形或四面体元素，并使用伪密度节点函数生成隐式几何边界。我们使用TOBS‐GT（带几何修整的二元结构拓扑优化）方法来解决受体积分数约束的平均柔度和流体流动能量耗散的优化问题。由于我们执行离散贴体优化，因此材料插值模型以线性形式表示，没有惩罚因子。我们的方法通过平滑的边缘和表面，产生了计算成本较低的拓扑演化，具有高分辨率，减少了尖锐细节，如二维和三维空间中的基准数值示例所示。此外，该策略有助于优化中等雷诺数的基准流体流动示例。 <h2>摘要</h2><p>计算工具和添加剂制造的最新进展扩大了流体装置和结构的设计可能性，也包括美学。然而，传统的基于密度的离散拓扑优化方法通常使用方形和立方规则网格，导致轮廓图案参差不齐，需要对复杂物理问题的数值求解步骤进行网格细化和后处理。在本文中，我们提出了一种新的等值面边界捕获策略，用于结构和流体流动问题的拓扑优化。平滑边界的捕捉是通过一个简单的策略，即单元分裂和分析域重网格来完成的。平滑过程的新颖性在于优化器将规则网格分解为较小的三角形或四面体元素，并使用伪密度节点函数生成隐式几何边界。我们使用TOBS-GT（带几何修剪的二元结构拓扑优化）方法来解决受体积分数约束的平均柔度和流体流动能量耗散的优化问题。由于我们执行了离散体填充优化，因此材料插值模型以线性形式表示，没有惩罚因子。我们的方法通过平滑的边缘和表面，产生了计算成本较低的拓扑演化，具有高分辨率，并减少了尖锐细节，如二维和三维空间中的基准数值示例所示。此外，所提出的策略有助于优化中等雷诺数的基准流体流动示例</p>（第页） 安德森·索尔斯·达科斯塔·阿泽维多，郝丽，石田中佑，卢卡斯·奥利维拉·西奎拉，卢斯·科尔特斯，埃米利奥·卡洛斯·内利·席尔瓦，Shinji Nishiwaki，雷纳托·皮切利 研究文章 基于曲面捕捉技术的整数线性规划车身装配拓扑优化 10.1002/不超过7480 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7480 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7480？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7483？af=R 2024年3月22日星期五01:45:42-0700 2024-03-22T01:45:42-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7483 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要在手头的贡献中，提出了一种相对于粘性中间构型的有限应变粘度的新公式。根据作者的知识，粘性变形的演变基于一种新的数值方法，该方法允许一致考虑各向异性有限应变粘弹性。标准麦克斯韦模型用于描述有限变形下的粘性行为。此外，正交各向异性Yeoh材料模型被扩展，以包括拉伸和压缩载荷下行为的区别。对提出的公式进行了验证，并通过对高粱双色植株的材料试验确定了模型参数。随后，给出了数值例子，以证明该模型的能力。一般来说，所提议的Yeoh材料配方能够准确地表示纤维无法承受压缩载荷。此外，相对于粘性中间构型发展的粘弹性方法被证明能够产生可信的结果。此外，还利用引入的公式模拟了高粱双色植株的力学行为。结果表明，目前的贡献描述了一种可靠模拟植物材料粘弹性行为的新方法。 <h2>摘要</h2><p>在手头的贡献中，提出了一种相对于粘性中间构型的有限应变粘度的新公式。根据作者的知识，粘性变形的演变基于一种新的数值方法，该方法允许一致考虑各向异性有限应变粘弹性。标准麦克斯韦模型用于描述有限变形下的粘性行为。此外，正交各向异性Yeoh材料模型被扩展，以包括拉伸和压缩载荷下行为的区别。对提出的配方进行了验证，并通过对高粱双色植株的材料试验确定了模型参数。随后，给出了数值例子，以证明该模型的能力。一般来说，所提议的Yeoh材料配方能够准确地表示纤维无法承受压缩载荷。此外，相对于粘性中间构型发展的粘弹性方法被证明能够产生可信的结果。此外，使用引入的公式模拟了高粱双色植株的力学行为。结果表明，目前的贡献描述了一种可靠模拟植物材料粘弹性行为的新方法</p>（第页） 雅各布铂板，Bennett Pauls，阿图尔·安南泽瓦，Thea Lautenschläger，克里斯托夫·奈胡斯，迈克尔·卡利斯克 研究文章 与植物粘性中间构型相关的非线性有限粘弹性公式 10.1002/不超过7483 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7483 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7483？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7462？af=R 2024年3月12日星期二23:43:52-0700 2024-03-12T11:43:52-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7462 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 总结我们提出了有限变形区应力合成几何精确壳体的相场断裂模型，其中配置流形根据变形和断裂演化。Reissner–Mindlin壳问题首先通过有限元方法进行求解，其中独立的未知场是位移和指向矢。然后，通过用正则化裂纹表面能丰富三场弹塑性自由能，将相场延性断裂模型与经验证的几何精确壳体耦合。为了捕获由于加工区出现的大塑性变形而导致的几何非线性，相应的有限应变应力合成弹塑性模型与相场模型耦合。应力合成弹塑性模型和相场断裂模型之间的耦合使我们能够预测塑性变形和断裂导致的不同能量耗散量，从而正确模拟延性状态下的裂纹扩展。我们引入了一个混合有限元模型，其中位移、导向器和相场阶数参数作为中间表面上的节点自由度。推广了基于能量的弧长方法，以跟踪平衡路径并缓解材料非线性引起的不稳定性。通过四个数值算例验证了该模型的实现，并证明了其模拟壳体结构延性断裂的能力。这些例子包括平面应力拉伸/剪切断裂模型、马斯喀特·费内奇和阿特金斯板、缺口圆柱壳的轴向拉伸以及在均匀压力下简支板的延性断裂。 <h2>总结</h2><p>我们提出了有限变形区应力合成几何精确壳体的相场断裂模型，其中配置流形根据变形和断裂演化。Reissner–Mindlin壳问题首先通过有限元方法进行求解，其中独立的未知场是位移和指向矢。然后，通过用正则化裂纹表面能丰富三场弹塑性自由能，将相场延性断裂模型与经验证的几何精确壳体耦合。为了捕获由于加工区出现的大塑性变形而导致的几何非线性，相应的有限应变应力合成弹塑性模型与相场模型耦合。应力合成弹塑性模型和相场断裂模型之间的这种耦合使我们能够预测塑性变形和断裂导致的不同能量耗散量，从而正确模拟延性状态下的裂纹扩展。我们引入了一个混合有限元模型，其中位移、指向矢和相场阶数参数作为中间表面上的节点自由度。推广了一种基于能量的弧长方法，以跟踪平衡路径并缓解材料非线性引起的不稳定性。通过四个数值算例验证了该模型的实现，并证明了其模拟壳体结构延性断裂的能力。这些例子包括平面应力拉伸/剪切断裂模型、Muscat Fenech和Atkins板、缺口圆柱壳的轴向拉伸以及均匀压力下简支板的延性断裂</p>（第页） 冉玛，孙伟庆，童果 研究文章 应力合成几何精确壳体中韧性断裂的相场模型 10.1002/nme.7462 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7462 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7462？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7477？af=R 2024年3月12日星期二22:05:54-0700 2024-03-12T10:05:54-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7477 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要对于通过标准数值方法求解的力学抛物问题，我们提出了一系列具有一阶、二阶和三阶精度的快速显式时间积分格式，与现有的相同阶显式方法相比，这些方法具有相当高的计算效率。新显式格式的推导灵感来自于有限增量微积分（FIC）程序，该程序用于获得流体和固体力学中的稳定数值格式。新的（所谓的）显式FIC‐Time（EFT）方案允许比标准的一阶正向Euler（FE）方案和二阶和三阶Adams–Bashforth方案大得多的时间步长。与Runge–Kutta方案的比较也有利于FIC‐Time方案的极限时间步长（对于二阶方案）和每个时间步长的矩阵向量乘法总数（对于二级和三级方案）。新的一阶显式格式比有限元格式收敛到稳态更快。通过有限元法在瞬态热传导方程中的应用实例，验证了新EFT格式的准确性和有效性。 <h2>摘要</h2><p>对于通过标准数值方法求解的力学抛物问题，我们提出了一系列具有一阶、二阶和三阶精度的快速显式时间积分格式，与现有的相同阶显式方法相比，这些方法具有相当高的计算效率。新显式格式的推导灵感来自于有限增量微积分（FIC）程序，该程序用于获得流体和固体力学中的稳定数值格式。新的（所谓的）显式FIC-Time（EFT）方案允许比标准的一阶正向Euler（FE）方案和二阶和三阶Adams–Bashforth方案大得多的时间步长。与Runge–Kutta方案的比较也有利于FIC-时间方案的极限时间步长（对于二阶方案）和每个时间步长的矩阵-向量乘法总数（对于二级和三级方案）。新的一阶显式格式比有限元格式具有更快的稳态收敛速度。通过有限元法在瞬态热传导方程中的应用实例，验证了新EFT格式的准确性和有效性</p>（第页） 尤金尼奥·奥尼亚特，弗朗西斯科·萨拉特，Juan M.Gimenez，雷纳德·洛纳，塞尔吉奥·伊德尔森 研究文章 力学抛物问题的快速显式时间积分格式 10.1002/nme.7477 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7477 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7477？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7464？af=R 2024年3月10日星期日17:44:03-0700 2024-03-10T05:44:03-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7464 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要在可充电锂离子电池发明几十年后，来自研究和工业界的无数创新使得二次电池成为近年来电气化革命的核心。数学和数值模型是推动技术发展的可靠伙伴，有助于指导设计改进或在物理测量无法进行时获得洞察力。从突破性的多孔电极理论（PET）开始纽曼和同事于1975年提出的模型（纽曼和蒂德曼，AIChE Journal，1975，21，25–41），许多作者从不同角度改进了公式。我们在本文中提出的模型的新方面扩展了PET配方的这一长流，旨在解决据作者所知尚未考虑的建模需求。提出的公式具有以下并发特征：（1）球坐标下宏观行为和一维微观行为的完整3D描述（伪4D公式[P4D]），考虑了细胞结构的几何细节，如圆柱形细胞中不完美的螺旋凝胶；（2） 多个并发粒子化学模拟每个宏观元素集成点的微尺度锂化/脱锂行为，导致多尺度（FE2$${mathrm{FE}}^2$$）方法；（3） 由于锂化/脱锂引起的膨胀和外部约束，导致热-电化学-机械应力相互作用完全耦合；（4） 多孔电极中颗粒膨胀引起的空间相关孔隙度变化；（5） 通过达西基流在多孔区域和溢流空间中的电解质流动，包括活性区域的部分饱和；（6） 单个电池组件的详细说明，例如电极、分离器和集电器，可以通过触点定义“连接”不同组件；（7） 完全线性化的宏-微尺度耦合行为允许隐式时间积分方案中的大时间增量，以获得可扩展且计算有效的数值解。通过大量的数值例子，包括对实验数据的验证，证明了该模型的预测能力及其在工业应用中的效率。 <h2>摘要</h2><p>在可充电锂离子电池发明几十年后，来自研究和工业界的无数创新使得二次电池成为近年来电气化革命的核心。数学和数值模型是推动技术发展的可靠伙伴，有助于指导设计改进或在物理测量无法进行时获得洞察力。从突破性的多孔电极理论（PET）开始Newman及其同事在1975年提出的模型（Newman和Tiedemann，AIChE Journal，1975，21，25-41），许多作者从各种角度改进了该公式。我们在本文中提出的模型的新方面扩展了PET配方的这一长流，旨在解决据作者所知尚未考虑的建模需求。提出的公式具有以下并发特征：（1）球坐标下宏观行为和一维微观行为的完整3D描述（伪4D公式[P4D]），考虑了细胞结构的几何细节，如圆柱形细胞中不完美的螺旋凝胶；（2） 多个并发粒子化学模拟每个宏观元素集成点的微尺度锂化/脱锂行为，导致多尺度（FE2$${mathrm{FE}}^2$$）方法；（3） 由于锂化/去锂化诱导的膨胀和外部约束导致的完全耦合的热-电化学-机械应力相互作用；（4） 由于多孔电极中的颗粒膨胀导致的空间相关孔隙度变化；（5） 通过达西基流在多孔区域和溢流空间中的电解质流动，包括活性区域的部分饱和；（6） 单个电池组件的详细说明，例如电极、分离器和集电器，可以通过触点定义“连接”不同组件；（7） 完全线性化的宏观-微观耦合行为，允许隐式时间积分方案中的大时间增量，以获得可扩展且计算有效的数值解。通过大量的数值例子，包括对实验数据的验证，证明了该模型的预测能力及其在工业应用中的效率</p>（第页） Sandeep Kulathu，胡安·赫塔多，Kingshuk Bose，Youngwon Hahn，巴维尔·布齐诺夫，罗伯特·泰勒，维克托·奥塞亚 研究文章 用于电池的三维热-电化学-机械-多孔流动多尺度公式 10.1002/不超过7464 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7464 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7464？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7451？af=R 2024年3月10日，星期日17:25:49-0700 2024-03-10T05:25:49-07:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7451 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文根据Reissner‐Mindlin板理论，提出了一个通用变分原理，作为创建一个简单有效的四边形板有限元BKWA的理论支持，该四边形有限元在角节点处只有一个位移和两个旋转。该函数是根据运动学变量和独立横向剪切应变修改的Hellinger‐Reissner函数。因此，我们考虑了二次旋转（如DKQ）和线性独立剪切应变（如MITC4）。二次旋转贡献和混合剪切应变分量被静态冷凝消除。为了充分满足常曲率贴片测试，我们还考虑了线性和二次弯曲模式之间的正交性条件，如Bergan自由公式，以避免厚板的“虚假弯曲能量”（也称为弯曲锁定）。本文包括圆形板和方形板的规则和不规则网格（位移、内力和应变能）的综合补丁测试和收敛测试。将该元素与其他现有元素（MITC4、DKMQ）进行比较。可以得出结论，BKWA是关于几个标准的有效要素。 <h2>摘要</h2><p>本文根据Reissner-Mindlin板理论，提出了一个广义变分原理，作为创建一个简单高效的四边形板有限元BKWA的理论支持，该有限元在角节点处只有一个位移和两个旋转。根据运动学变量和独立的横向剪切应变，泛函是一个修正的Hellinger-Reissner。因此，我们考虑了二次旋转（如DKQ）和线性独立剪切应变（如MITC4）。二次旋转贡献和混合剪切应变分量被静态冷凝消除。为了充分满足常曲率贴片测试，我们还考虑了线性和二次弯曲模式之间的正交性条件，如Bergan自由公式，以避免厚板的“虚假弯曲能量”（也称为弯曲锁定）。本文包括圆形板和方形板的规则和不规则网格（位移、内力和应变能）的综合补丁测试和收敛测试。将该元素与其他现有元素（MITC4、DKMQ）进行比较。可以得出结论，BKWA是关于几个标准的有效要素</p> Jean‐Louis Batoz，伊尔万·卡蒂利，苏西洛·维迪亚特莫科，爱德华·安塔卢卡 研究文章 使用改进的Hellinger-Reissner泛函和Bergan自由公式的有效无剪切和无弯曲锁定四边形板单元 10.1002/不超过7451 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7451 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7451？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7448？af=R 2024年3月7日星期四22:12:58-0800 2024-03-07T10:12:58-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7448 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文根据Hermite形状函数对非线性Kirchhoff杆的几何进行G1${G}^1$$插值，提出了非线性Kirchhoff杆的有限元方法。对于杆的几何和运动学，关键地使用相同的插值方案，可以获得最终数值公式的正确不变特性，从而正确地解决其基本平衡关系（力和力矩平衡）。完全避免了所谓的“自我约束”。文中给出了几个数值例子，说明了所提出的公式对于分析承受大变形的细杆的充分性。 <h2>摘要</h2><p>本文根据Hermite形状函数对非线性Kirchhoff杆的几何进行G1${G}^1$$插值，提出了非线性Kirchhoff杆的有限元方法。对于杆的几何和运动学，关键地使用相同的插值方案，可以获得最终数值公式的正确不变特性，从而正确地解决其基本平衡关系（力和力矩平衡）。完全避免了所谓的“自我约束”。文中给出了几个数值例子，说明了所提出的公式对于分析承受大变形的细杆的充分性</p>（第页） 弗朗西斯科·阿尔梅罗 研究文章 非线性Kirchhoff杆的新型Hermite有限元：平面情况 10.1002/不超过7448 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7448 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7448？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7475？af=R 2024年3月6日星期三17:30:42-0800 2024-03-06T05:30:42-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7475 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 总结反应扩散系统被认为是模式形成和形态发生的模型。这些构造中通常使用的费克扩散模型模拟了粒子的布朗运动。构成这一过程基础的生物和化学元素，如细胞和蛋白质，占据有限的质量和体积，并在迁移过程中相互作用。我们提出了一个带有Maxwell‐Stefan公式的反应扩散系统来构造扩散通量。该公式依赖于物种间的力平衡，并为相互作用的元素提供了更现实的模型。我们还提出了一种基于变分系统推理的技术，用于从这些过程的时空数据中提取这些模型。我们表明，所推导的模型可以捕获导致模式形成过程的局部图灵不稳定性的特征。此外，推断模型的平衡解与观测数据形成类似的模式。 <h2>总结</h2><p>反应扩散系统被认为是模式形成和形态发生的模型。这些构造中通常使用的费克扩散模型模拟了粒子的布朗运动。构成这一过程基础的生物和化学元素，如细胞和蛋白质，占据有限的质量和体积，并在迁移过程中相互作用。我们提出了一个具有Maxwell-Stefan公式的反应扩散系统来构造扩散通量。该公式依赖于谱间力平衡，并为相互作用的元素提供了更现实的模型。我们还提出了一种基于变分系统推断的技术，用于从这些过程的时空数据中提取这些模型。我们表明，所推导的模型可以捕获导致模式形成过程的局部图灵不稳定性的特征。此外，推断模型的平衡解形成了与观测数据相似的模式</p>（第页） 悉达多·斯利瓦斯塔瓦，克里希纳·加里基帕蒂 研究文章 通过非线性扩散反应机制推断研究稠密种群的模式形成 10.1002/nme.7475 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7475 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7475？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7471？af=R 2024年3月6日，星期三17:02:35-0800 2024-03-06T05:02:35-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7471 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 总结本研究旨在分析低浓度氧化石墨烯粉末（GOP）增强的多层纳米复合材料梁的屈曲和后屈曲行为。GOP随机定向并均匀分布在整个复合层中，其重量分数在厚度方向上变化。采用Halpin‐Tsai模型估算每层的有效材料属性。基于一阶剪切变形梁理论，推导了FG-GOPRC梁的非线性控制方程，并利用势能原理建立了非线性代数系统，通过综合参数分析，研究了各种因素对组合梁屈曲和后屈曲行为的影响。这些因素包括石墨烯板（GPL）纳米填料的分布模式和重量分数，以及梁的几何形状、尺寸、长细比和边界条件。通过分析，研究强调了这些因素对组合梁屈曲和屈曲后性能的显著强化作用。这项研究的结果有助于深入了解GOP增强的多层纳米复合材料梁的行为。这些知识对于设计和优化复合材料结构以提高屈曲阻力和屈曲后性能具有重要价值。 <h2>总结</h2><p>本研究旨在分析低浓度氧化石墨烯粉末（GOP）增强多层纳米复合材料梁的屈曲和后屈曲行为。GOP随机定向并均匀分布在整个复合层中，其重量分数在厚度方向上变化。采用Halpin-Tsai模型估算每层的有效材料特性。基于一阶剪切变形梁理论，推导了FG-GOPRC梁的非线性控制方程，并利用势能原理建立了非线性代数系统，通过综合参数分析，研究了各种因素对组合梁屈曲和后屈曲行为的影响。这些因素包括石墨烯板（GPL）纳米填料的分布模式和重量分数，以及梁的几何形状、尺寸、长细比和边界条件。通过分析，研究强调了这些因素对组合梁屈曲和屈曲后性能的显著强化作用。这项研究的结果有助于深入了解GOP增强的多层纳米复合材料梁的行为。这些知识对于设计和优化复合材料结构以提高屈曲阻力和屈曲后性能具有重要价值</p>（第页） 奥马尔·阿斯科尔，穆罕默德·拉姆曼，梅斯穆迪说，尤塞夫·希拉利，乌萨马·布里汉 研究文章 氧化石墨烯粉末增强复合梁非线性屈曲分析的径向点插值-Chebychev方法和渐近数值方法 10.1002/nme.7471 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7471 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7471？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7469？af=R 2024年3月6日星期三16:22:52-0800 2024-03-06T04:22:52-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7469 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文提出了统一有效的随机模态分解方法来解决随机结构静力和动力问题。我们将结构动力分析的确定性模态分解方法的思想推广到随机情况。采用标准/广义随机特征值方程计算随机静态/动态问题的随机子空间，并采用有效的降阶方法进行求解。静态方程和动态方程的随机解均由随机子空间的随机基逼近。然后，将原始的随机静态/动态方程转换为一组单自由度（SDoF）随机静态/动力学方程，并使用所提出的非侵入式方法进行有效求解。具体而言，开发了一种非侵入式随机Newmark方法来求解SDoF随机动态方程，并使用样本向量的元素分割来求解SDoStatic方程。所有这些方法的计算量都很小，并且对随机维数的敏感性很弱，因此所提出的方法成功地避免了维数灾难。给出了两个数值例子，包括低维和高维随机空间问题，以证明所提方法的效率和准确性。 <h2>摘要</h2><p>本文提出了统一有效的随机模态分解方法来解决随机结构静力和动力问题。我们将结构动力分析的确定性模态分解方法的思想推广到随机情况。采用标准/广义随机特征值方程计算随机静态/动态问题的随机子空间，并用一种有效的降阶方法进行求解。静态方程和动态方程的随机解均由随机子空间的随机基逼近。然后将原始的随机静态/动态方程转换为一组单自由度（SDoF）随机静态/动力学方程，并使用所提出的非侵入方法有效地求解这些方程。具体地说，发展了一种求解SDoF随机动态方程的非侵入随机Newmark方法，并使用样本向量的元素分割来求解SDoF随机静态方程。所有这些方法的计算量都很小，并且对随机维数的敏感性很弱，因此所提出的方法成功地避免了维数灾难。给出了两个数值算例，包括低维和高维随机二维和三维空间问题，证明了所提方法的有效性和准确性</p>（第页） 郑志宝，迈克尔·比尔，乌多·纳肯霍斯特 研究文章 结构随机静力和动力分析的有效随机模态分解方法 10.1002/nme.7469 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7469 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7469？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7470？af=R 2024年3月5日星期二16:19:58-0800 2024-03-05T04:19:58-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7470 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要设计了一种有效的更新拉格朗日（UL）算法，用于将最近的变形容限非对称8节点24自由度六面体实体壳单元US‐ATFHS8扩展到超弹性壳结构的有限变形分析。这种非对称单元的显著特点是，虚拟位移和实际应力计算分别采用了两种不同的插值方案。根据当前配置，引入了带有壳体假设的假设自然应变（ANS）方法，以修改从假设虚拟位移场导出的应变张量（等参坐标），从而减轻剪切锁定和梯形锁定。另一方面，从线性弹性齐次控制方程的一般解导出的解析试函数（ATF）在每个增量步中进行更新，以获得增量变形梯度，然后用于计算实际应力，以解决大变形问题中的数值困难。数值算例表明，该算法使超弹性实体壳单元US‐ATFHS8在规则网格和畸变网格中都表现出优异的性能，即使在其他模型无法工作的情况下也能产生可观的结果。 <h2>摘要</h2><p>设计了一种有效的更新拉格朗日（UL）算法，将最近提出的8节点、24自由度非对称变形容限六面体实体壳单元US-ATFHS8扩展到超弹性壳体结构的有限变形分析中。这种非对称单元的特点是，虚拟位移和实际应力计算分别采用了两种不同的插值方案。根据当前配置，引入了带有壳体假设的假设自然应变（ANS）方法，以修改从假设虚拟位移场导出的应变张量（等参坐标），从而减轻剪切锁定和梯形锁定。另一方面，从线性弹性齐次控制方程的一般解导出的解析试函数（ATF）在每个增量步中进行更新，以获得增量变形梯度，然后用于计算实际应力，以解决大变形问题中的数值困难。数值算例表明，该算法使超弹性实体壳单元US-ATFHS8在规则网格和畸变网格中都表现出优异的性能，即使在其他模型无法工作的情况下也能获得可观的结果</p> 马汝霞，宋岑，陈冯丽（Chen‐Feng Li） 研究文章 基于ANS/ATFs的非对称实体壳有限元算法，用于超弹性壳的高质量有限变形分析 10.1002/nme.7470 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7470 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7470？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7474？af=R 2024年3月5日星期二16:10:02-0800 2024-03-05T04:10:02-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7474 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文采用层次求积元法（HQEM）对三维曲梁进行了非线性静力分析。旋转四元数的初值是由弧长作为“时间”变量的初值问题计算出来的，以便在后续计算中区分四元数。首先用NURBS表示三维曲线几何精确梁，然后将其转换为用层次求积基表示。几何精确的梁然后由相同的层次求积基进行分析，这符合等几何概念。这种分析程序是新的。弱形式求积元法（QEM）是层次求积元方法（HQEM）的特例。研究发现，当积分节点数比节点数少一度时，可以获得最佳精度，而不是像弱形式QEM那样采用积分节点数。通过几个例子进行的数值测试表明，HQEM仅使用几个自由度就可以高精度地给出结果，并且对剪切锁定不敏感。 <h2>摘要</h2><p>本文采用层次求积元法（HQEM）对三维曲梁进行了非线性静力分析，以便在后续计算中区分四元数。首先用NURBS表示三维曲线几何精确梁，然后将其转换为用层次求积基表示。几何精确的梁然后由相同的层次求积基进行分析，这符合等几何概念。这种分析程序是新的。弱形式正交单元法（QEM）是层次正交单元法（HQEM）的一个特例。研究发现，当积分节点数比节点数少一度时，可以获得最佳精度，而不是像弱形式QEM那样采用积分节点数。通过几个实例进行的数值试验表明，HQEM仅使用几个自由度即可获得高精度的结果，并且对剪切锁定不敏感</p>（第页） 刘波，潘燮 研究文章 用层次求积单元法研究三维曲梁的非线性静力学 10.1002/nme.7474 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7474 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7474？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7472？af=R 2024年3月4日星期一15:31:05-0800 2024-03-04T03:31:31:05-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2002年10月10日/纳米.7472 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要在本文中，我们提出了一种新的高阶间断Galerkin（DG）方法，该方法既不需要惩罚参数，也不需要稳定参数。我们将此方法称为无罚款DG。在该方法中，试验和测试函数属于破Sobolev空间，其中函数在网格骨架上通常是不连续的，不满足Dirichlet边界条件。然而，在这个空间中可以区分一个子集，其中函数是连续的并且满足Dirichlet边界条件，并且这个子集称为可容许的。试探解被选择在一个增广的可容许子集中，在该子集中允许对连续性条件有小的违反。该子集是通过对有限元基函数的线性组合应用特殊的增广约束来构造的。在这种方法中，DG方法的所有优点都得到了保留，而无需使用稳定性参数或数值通量。考虑了多边形（三角形、四边形和弱凸多边形）网格上的几个二维基准问题（泊松方程、线性弹性、超弹性和双调和方程）以及六面体网格上的三维泊松问题。数值结果表明，该方法在L2${L}^2$$范数和能量半范数下具有良好的精度和最佳收敛性。 <h2>摘要</h2><p>本文提出了一种新的高阶间断Galerkin（DG）方法，该方法不需要惩罚参数，也不需要稳定参数。我们将这种方法称为无罚DG。在该方法中，试验和测试函数属于破Sobolev空间，其中函数在网格骨架上通常是不连续的，不满足Dirichlet边界条件。然而，在这个空间中可以区分一个子集，其中函数是连续的并且满足Dirichlet边界条件，并且这个子集称为可容许的。试探解被选择在一个可容许的增广子集中，其中允许对连续性条件有小的违反。该子集是通过对有限元基函数的线性组合应用特殊的增广约束来构造的。在这种方法中，DG方法的所有优点都得到了保留，而无需使用稳定性参数或数值通量。考虑了多边形（三角形、四边形和弱凸多边形）网格上的几个二维基准问题（泊松方程、线性弹性、超弹性和双调和方程）以及六面体网格上的三维泊松问题。数值结果表明，该方法在L2${L}^2$$范数和能量半范数下具有良好的精度和最佳收敛性</p>（第页） Jan Ja shi kowiec，N.苏库马尔 研究文章 无惩罚间断Galerkin方法 2002年10月10日/纳米.7472 国际工程数值方法杂志 2002年10月10日/纳米.7472 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7472？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7468？af=R 2024年2月29日星期四21:29:50-0800 2024-02-29T09:29:50-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7468 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要提出了一种计算任意形状和分布的位错和沉淀物之间的应力场和相互作用力的计算方法。由相干应变引起的沉淀物产生的内应力在离散位错动力学（DDD）框架内实现。使用使用局部网格模拟任意形状沉淀物的版本有限元方法（s-FEM）来计算相干应力场。该方法有助于网格化任意几何体的沉淀体，并且可以在全局网格的不同位置叠加多个局部网格。建立了该方法的精度和收敛条件。对于单个沉淀，在相同精度下，该方法比标准FEM计算快3.5倍，速度增益随着沉淀数量的增加而增加。发现球形沉淀的CRSS高于相同体积分数的圆盘状沉淀。 <h2>摘要</h2><p>发展了一种计算任意形状和分布的位错和析出物之间应力场和相互作用力的计算方法。在离散位错动力学（DDD）框架内实现了由相干应变引起的沉淀物产生的内应力。使用使用局部网格模拟任意形状沉淀物的s型有限元方法（s-FEM）计算相干应力场。该方法有助于网格化任意几何体的沉淀体，并且可以在全局网格的不同位置叠加多个局部网格。建立了该方法的精度和收敛条件。对于单个沉淀，在相同精度下，该方法比标准FEM计算快3.5倍，速度增益随着沉淀数量的增加而增加。发现球形沉淀的CRSS高于相同体积分数的圆盘状沉淀</p>（第页） A.高桥，T.Kasuya，N.M.Ghoniem公司 研究文章 位错和沉淀分布之间的应力场和相互作用力 10.1002/不超过7468 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7468 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7468？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7456？af=R 2024年2月29日星期四21:01:15-0800 2024-02-29T09:01:15-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7456 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要准确预测地下结构在多个空间尺度下的非线性水力-机械耦合（HM）仍然是一个开放的话题，对于许多工程应用来说至关重要，例如水力压裂和增强地热系统。在本研究中，开发了新的高阶多尺度渐近解，以准确捕获多尺度下气体流动和固体位移场的局部振荡特性。首先，进行形式化的宏细观两尺度渐近展开，建立均匀化解和宏细观高阶模型，可以预测宏观和中尺度的HM耦合问题。通过直接将中尺度上定义的单元函数展开到微观水平，建立了细观单元函数的高阶二尺度展开，并相应地发展了从微观到中尺度和宏观的流动参数和本构系数的升尺度关系。多尺度低/高阶模型是通过将中尺度所有细胞功能的高阶展开与发展的宏观-中尺度双尺度模型相结合而建立的。主要贡献在于，本方法遵循了重复均匀化方法的逆向思维过程，提供了一种非常创新和有效的方法，用于建立具有任意空间尺度的非均匀多孔介质中非线性HM耦合问题的高精度高阶模型。通过几个不同本构系数对比的典型算例验证了本解的有效性和准确性。结果表明，高阶解可以准确预测具有多尺度结构的非均质多孔介质的气体传输和固体变形。 <h2>摘要</h2><p>在多个空间尺度上具有明显异质性的地下结构中，准确预测非线性流体力学（HM）耦合仍然是一个开放的主题，对于许多工程应用来说至关重要，例如水力压裂和增强地热系统。在本研究中，发展了新的高阶多尺度渐近解，以准确捕捉多尺度下气体流动和固体位移场的局部振荡特性。首先，进行了形式化的宏观-中尺度两尺度渐近展开，建立了可以预测宏观和中尺度HM耦合问题的均化解和宏观-中高阶模型。通过将定义在中尺度上的单元函数直接展开到微观水平，建立了细观单元函数的高阶双尺度展开，并相应地发展了从微观到中尺度和宏观的流动参数和本构系数的高标度关系。将中尺度所有单元函数的高阶展开与发展的宏观中尺度两尺度模型相结合，建立了多尺度低/高阶模型。主要贡献在于，这些方法遵循了重复均匀化方法的逆向思维过程，为在任意空间尺度的非均匀多孔介质中建立非线性HM耦合问题的高精度高阶模型提供了一种非常创新和有效的方法。通过几个不同本构系数对比的典型算例验证了本解的有效性和准确性。结果表明，高阶解可以准确预测多尺度非均质多孔介质的气体运移和固体变形</p>（第页） 洪佐，杨志强，崔俊之，邓寿春，李海波，郭子涛 研究文章 多尺度多孔介质中水力-机械耦合问题的高阶模型 10.1002/不超过7456 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7456 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7456？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7463？af=R 2024年2月28日星期三00:47:45-0800 2024-02-28T12:47:45-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 2002年10月10日/NM.7463 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要相场方法对于模拟由地下2D/3D x射线μ$mu$CT图像描述的几何复杂多孔微结构的机械失效很有吸引力（例如CO 2$${}_2$$存储）和制造（例如锂离子电池）应用。它们捕捉裂缝的成核、生长和分支，而无需事先了解传播路径或重新划分区域。它们的缺点在于实际中遇到的典型域大小的计算成本很高。我们提出了一个多尺度预条件器，该预条件器大大加快了Krylov解在计算线性（化）系统解时的收敛速度，这些解是由相场方法中动量方程和裂纹演化方程的顺序离散化引起的。预处理子是作者最近提出的一种孔级多尺度方法（PLMM）的代数形式，它由全局预处理子MG$${mathrm{M}}_{mathrm{G}}$$和局部更光滑的ML$${mathrm{M}}_}_{mathrm{L}$$组成。MG${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}$$和ML${\mathrm{M}}__{\mathrm{L}$$一起同时衰减低频和高频误差。所提出的MG$${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}$$仅用于动量方程，是对作者提出的最新变体的简化，该变体在现有解算器中更便宜、更容易部署。动量方程和裂纹演化方程中使用的更平滑的ML$${\mathrm{M}}{\mathrm{L}$$是这样构建的，以便它与MG$${\ mathrm}{\mathrm{G}$$兼容，并且比ILU（k$$k$$）等黑盒平滑器更健壮和高效。我们对复杂2D/3D多孔微结构上的静态和演化裂纹问题进行了MG$$｛\mathrm｛M｝｝_｛\mathrm｛G｝｝$$和ML$$｛\mathrm｛M｝｝_｛\mathrm｛L｝｝$$系统测试，并表明它们优于现有的代数多重网格求解器。我们还探讨了随着裂纹的发展更新MG$${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}$$的不同策略，并表明如果MG$$}\mathrm{M}{\mathr{G}$自适应且不频繁地更新，相关成本可以最小化。MG$${\mathrm{M}}_{\mathr M{G}$$和ML$${\mathrm{M}{\mathrm{L}$$都可以在并行机上进行扩展，并且可以在现有代码中以非侵入方式实现。 <h2>摘要</h2><p>相场方法对于模拟由地下2D/3D x射线μ$\mu$$CT图像描述的几何复杂多孔微结构的机械失效很有吸引力（例如CO 2$${}_2$$存储）和制造（例如锂离子电池）应用。它们捕捉裂缝的成核、生长和分支，而无需事先了解传播路径或重新划分区域。它们的缺点在于实际中遇到的典型域大小的计算成本很高。我们提出了一个多尺度预条件器，该预条件器显著加快了Krylov解在计算线性（化）系统解时的收敛速度，这些解是由相场方法中动量方程和裂纹演化方程的顺序离散化引起的。预条件子是作者最近提出的一种多孔层多尺度方法（PLMM）的代数形式，它由全局预条件子MG$${mathrm{M}}_{mathrm{G}}$$和局部更光滑的ML$${mathrm{M}}__{mathr M{L}$$组成。MG${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}}$$和ML${\mathrm{M}}__{\mathrm{L}$$一起同时衰减低频和高频误差。所提出的MG$${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}$$仅用于动量方程，是对作者提出的最新变体的简化，该变体在现有解算器中更便宜、更容易部署。动量方程和裂纹演化方程中使用的更平滑的ML$${\mathrm{M}}{\mathrm{L}$$是这样构建的，它与MG${\mathrm{M}}{\mathrm{G}$$兼容，并且比ILU（k$$k$$）等黑盒平滑器更健壮和高效。我们系统地测试了MG$${\mathrm{M}}{\mathrm{G}}$$和ML${\mathrm{M}}{\mathrm{L}$$在复杂2D/3D多孔微结构上的静态和演化裂纹问题，并表明它们优于现有的代数多重网格求解器。我们还探讨了随着裂纹的发展更新MG$${\mathrm{M}}_{\mathrm{G}$$的不同策略，并表明如果MG$$}\mathrm{M}{\mathr{G}$自适应且不频繁地更新，相关成本可以最小化。MG$${\mathrm{M}}_{\mathr M{G}$$和ML$${\mathrm{M}{{\mathrm{L}$$都可以在并行机上进行扩展，并且可以在现有代码中以非侵入方式实现</p>（第页） 李康安，亚沙尔·梅赫马尼 研究文章 多孔微结构中裂纹演化的多尺度预处理器：加速相场方法 2002年10月10日/NM.7463 国际工程数值方法杂志 2002年10月10日/NM.7463 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7463？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7433？af=R 2024年2月27日，星期二21:55:47-0800 2024-02-27T09:55:47-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7433 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要本文提出了一种一阶均匀化方案中的FE2薄壳和厚壳模型。发展了双尺度边值问题的变分公式和相关的有限元公式。导出了具有5个或9个拉格朗日参数的约束，消除了刚体运动和剪切刚度对代表性体积元素（RVE）尺寸的依赖性。在贯穿壳体总厚度的RVE的底部和顶部表面，存在应力边界条件。侧面的周期性边界条件的应用不限制特定的膜、弯曲和剪切模式。这是通过均匀RVE显示的。将第一个线性公式推广到有限应变问题，引入应力结果和材料矩阵的转换关系。在宏观层面上的高斯点进行转换。计算了包括大变形、稳定性和非弹性在内的几个边值问题，并与三维参考解进行了比较。 <h2>摘要</h2><p>本文提出了一种一阶均匀化方案中的FE2薄壳和厚壳模型。发展了二尺度边值问题的变分形式及其相关的有限元形式。导出了具有5个或9个拉格朗日参数的约束，消除了刚体运动和剪切刚度对代表性体积元素（RVE）尺寸的依赖性。在贯穿壳体总厚度的RVE的底部和顶部表面，存在应力边界条件。侧面的周期性边界条件的应用不限制特定的膜、弯曲和剪切模式。这是通过均匀RVE显示的。将第一个线性公式推广到有限应变问题，引入应力结果和材料矩阵的转换关系。在宏观层面上的高斯点进行转换。计算了包括大变形、稳定性和非弹性在内的几个边值问题，并与三维参考解进行了比较</p>（第页） 弗里德里希·格鲁特曼，沃纳·瓦格纳 研究文章 具有周期边界条件的薄壳和厚壳的FE2壳模型 10.1002/不超过7433 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7433 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7433？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7465？af=R 2024年2月23日星期五22:26:40-0800 2024-02-23T10:26:40-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7465 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 总结在本文中，我们为基于对应的固体力学周动力（PD）公式设计了一个变分框架。使用该框架，我们通过开发一种自然稳定技术来解决基于对应关系的PD的原始版本的数值不稳定性，该技术避免了昂贵的键相关方法，并保留了节点积分方法的结构。在从线性弹性静力学到大变形弹塑性的几个计算测试案例中，证明了所提出的基于自然稳定对应关系的PD的准确性、鲁棒性和效率。所开发的计算方法对于处理经历几乎不可压缩变形的材料特别有效。 <h2>总结</h2><p>在本文中，我们为基于对应的固体力学周动力（PD）公式建立了一个变分框架。使用该框架，我们通过开发一种自然稳定技术来解决基于对应关系的PD的原始版本的数值不稳定性，该技术避免了昂贵的键相关方法，并保留了节点积分方法的结构。从线性弹性静力学到大变形弹塑性，所提出的基于自然稳定对应关系的PD的准确性、鲁棒性和效率在几个计算测试案例中得到了证明。所开发的计算方法对于处理发生近不可压缩变形的材料特别有效</p>（第页） 王佳瑞，马苏德·贝扎迪纳萨布，李伟灿，尤里·巴齐列夫斯 研究文章 基于对应的周动力学的稳定公式，以及使用节点积分的方法的计算结构 10.1002/不超过7465 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7465 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7465？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7442？af=R 2024年2月20日星期二23:32:30-0800 2024-02-20T11:32:30-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7442 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要非线性静力学中的载荷建模，特别是包含大变形的载荷建模与线性分析中的处理有很大不同。在结构动力学中，重力场中的质量产生荷载，在非线性模拟中必须考虑其位置及其在变形过程中的修改。除了按质量加载外，还有一个特殊观点是关于气体和流体与结构物的相互作用。此外，还针对实际应用评估了使用专门设计算法的负载控制。在载荷建模中，不可避免的一个侧面是关于所谓的跟随力和非保守载荷的一般讨论。作为实际应用的一个例子，介绍了充气橡胶坝的具体情况。 <h2>摘要</h2><p>非线性静力学中的载荷建模，特别是包含大变形的载荷建模与线性分析中的处理有很大不同。在结构动力学中，重力场中的质量产生荷载，在非线性模拟中必须考虑其位置及其在变形过程中的修改。除了按质量加载外，还有一个特殊观点是关于气体和流体与结构物的相互作用。此外，还针对实际应用评估了使用专门设计算法的负载控制。在载荷建模中，不可避免的一个侧面是关于所谓的跟随力和非保守载荷的一般讨论。作为实际应用的一个例子，介绍了充气橡胶坝的具体情况</p>（第页） 卡尔·施韦泽霍夫，亚历山大·科纽霍夫 研究文章 非线性结构分析中荷载建模的一些注释——大变形静力学——从动件荷载效应和荷载控制的一致处理 10.1002/不超过7442 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7442 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7442？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7459？af=R 2024年2月20日星期二00:38:00-0800 2024-02-20T12:38:00-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/nme.7459 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要这项工作涉及复合体素方法，该方法以其原始形式生成包含多个材质的体素，并使用替代材质定律解释体素中的异质性。我们表明，层压板复合体素技术自然作为一种假设应变方法出现，即Simo‐Rifai为增强应变场的特定选择引入的一般框架。因此，层压板复合体素可能被视为离散化方案中的运动学假设，而不是最初建议的材料建模的一部分。我们讨论了如何将合成体素无缝集成到微观结构的水平集描述框架中，特别是法线和切割体积分数的准确高效计算。与基于子体素化的更传统策略相比，引入的方法避免了计算复合体素属性时的系统错误。我们通过一些相关的计算实例证明了所开发技术的适用性。 <h2>摘要</h2><p>这项工作涉及复合体素方法，该方法以其原始形式生成包含多个材质的体素，并使用替代材质定律解释体素中的异质性。我们表明，层压板复合体素技术自然作为一种假设应变方法出现，即Simo-Rifai为增强应变场的特定选择引入的一般框架。因此，层压板复合体素可被视为离散化方案中的运动假设，而不是最初建议的材料建模的一部分。我们讨论了如何将合成体素无缝集成到微观结构的水平集描述框架中，特别是如何准确高效地计算法线和截体积分数。与基于子体素化的更传统策略相比，引入的方法避免了计算复合体素属性时的系统错误。我们通过一些相关的计算实例证明了所开发技术的适用性</p>（第页） Jonas Lendvai，马蒂·施耐德 研究文章 微观力学、层压板复合体素和水平集中的假设应变方法 10.1002/nme.7459 国际工程数值方法杂志 10.1002/nme.7459 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7459？af=R 研究文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7457？af=R 2024年2月15日星期四21:31:21-0800 2024-02-15T09:31:21-08:00 威利：国际工程数值方法杂志：目录 10.1002/不超过7457 国际工程数值方法杂志，EarlyView。 摘要提出了直接计算用于显式瞬态有限元分析的高阶逆质量矩阵（也称为倒数质量矩阵）的新方法。这项工作的动机在于需要具有适当的稀疏逆质量矩阵，该矩阵呈现与一致质量矩阵相同的结构，保持总质量，预测适当的频谱，并规定足够大的临界时间步长。为了有效地计算倒数质量矩阵，投影矩阵应该是对角的。这一条件可以通过对动量场采用对偶形状函数来满足，动量场是由用于位移场的相同形状函数生成的。反质量矩阵的理论一致性推导基于三场哈密尔顿原理，并要求从这些形状函数的积分中评估投影矩阵。不幸的是，对于高阶FE形状函数和偶发性FE元素，投影矩阵不是正定的，不能使用。因此，考虑到高阶互易质量矩阵对显式瞬态模拟中总质量保持、频谱和精度的影响，我们研究了高阶互易质量矩阵的几种集总过程。本文最后用几个数值例子说明了直接质量逆矩阵在动力学中的适用性。 <h2>摘要</h2><p>提出了直接计算用于显式瞬态有限元分析的高阶逆质量矩阵（也称为倒数质量矩阵）的新方法。这项工作的动机在于需要具有适当的稀疏逆质量矩阵，该矩阵呈现与一致质量矩阵相同的结构，保持总质量，预测适当的频谱，并规定足够大的临界时间步长。为了有效地计算倒数质量矩阵，投影矩阵应该是对角的。这一条件可以通过对动量场采用对偶形状函数来满足，动量场是由用于位移场的相同形状函数生成的。反质量矩阵的理论一致性推导基于三场哈密尔顿原理，并要求投影矩阵根据这些形状函数的积分进行计算。不幸的是，对于高阶有限元形状函数和随机有限元元素，投影矩阵不是正定的，不能使用。因此，考虑到高阶互易质量矩阵在显式瞬态仿真中对总质量保持、频谱和精度的影响，我们研究了几种集总方法。文章最后用几个数值例子说明了直接逆质量矩阵在动力学中的适用性</p>（第页） 罗伯特·西姆曼，Radek Kolman，何塞·A·冈萨雷斯，K.C.公园 研究文章 非均匀固体显式瞬态分析的高阶逆质量矩阵 10.1002/不超过7457 国际工程数值方法杂志 10.1002/不超过7457 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nme.7457？af=R 研究文章