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    大口徑高壓鍋爐管的無單元法的產生




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      大口徑高壓鍋爐管的無單元法的產生與***進展:眾所周知,有限元法在解決高梯度場問題、加工成型、高速沖擊問題、動態斷裂問題、無限域問題、奇異問題等失去了它在人們心中的“無堅不摧”的表象,這些問題是有限元法自身固有的、難以避開的弱點。然而人們總不愿意在數值計算領域取得如此驕人成績的同時困頓于上述問題之中,這是工程實踐的迫切要求,也是科技發展的內在動力,所以對于新型數值方法人們一直在探索之中。其實有限元法在上述問題上失去效應的根本原因在于有限元的“單元”化及位移描述的失真,因為無論是裂縫擴展、高速沖擊、軋制成型或是其他高梯度場問題,都存在著介質體內的有限元網格嚴重琦變,單元失去了原有位移模式的正確描述,斷開的網格不得不重新剖分。有人寄希望于自適應單元自動生成技術,但就目前來講,對復雜結構的處理上運算時間太長,況且也僅在平面問題上有所建樹,對三維問題上仍“力不從心”。再者,即使能自動剖分,許多問題的位移模式也需要高階完備性描述,這對有限元方法無疑是很大的困難??偠灾?,即便有限元法發展到如此成熟的今天,從理論基礎到誤差估計都相當完善,但客觀存在著它無能為力的計算領域(但需說明的是這并未失去有限元法在20世紀取得的巨大成就),由此作為數值計算方法的重要補充與擴展,一類新型的數值計算方法—無單元法(或無網格法)便應運而生。

      大口徑高壓鍋爐管的無單元法的發畏狀況:無單元法的產生到現在不過二十多年的歷史,但出乎預料地出現一片繁榮的景象,并在短短的幾年內迅速從單一的應用領域迅速擴展到其他場類的分析(如滲流場、電磁場等)。正如有限元法當年迅猛發展的勢頭,也就在近十年左右的時間無單元法就產生了十幾種代表形式。如光滑質點流體動力學法、多象限法、彌散單元法、小波伽遼金法、無單元伽遼金法、再生積分核質點法“移動最小二乘積分核方法、HP云團法、HP無網格云團方法"、單位分解法、無單元流形方法以及自然單元法等。這些方法稱謂不一,但它們有個共同的特點就是擺脫單元的束縛產生場函數。其實,無單元法命名尚欠準確,比較權威的無單元法研究學者在他們關于無單元法描述的文章里也對其命名無所適從,認為命名問題尚待解決。之后,在國內外學者的文章里稱作無網格法或稱無單元法比較流行;尤其無單元法似乎更多些,本書可能將二者串用以為敘述之便。但應有統一的學術組織或權威人士將其統一,使于研究及文獻查詢。

      大口徑高壓鍋爐管伴隨著熱軋無縫鋼管業一百多年來的發展,從事熱軋無縫鋼管裝備及工藝研究的幾代人,將自己畢生的精力都奉獻給了無縫鋼管制造業,他們孜孜不倦地在理論研究、設備研發與設計制造、生產工藝、控制技術等諸多方面進行了卓有成效的探索與實踐,用他們的聰明和智慧,不斷書寫并刷新著鋼管制造行業的歷史。新中國成立以來,我國在熱軋無縫鋼管行業的理論研究與設計制造上,表現出了強大的活力。特別是改革開放以來,鋼管領城的理論研究、設備研發與設計制造、工藝控制技術等方面都取得了長足的發展,軋制理論與控制技術的創新,錐形輥穿孔機組、少機架限動芯棒連軋管機組和集中差速可調式張力減徑機組等裝備技術的研發和應用表明了我國的熱軋鋼管技術從設備制造到工藝應用已居世界前列。




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