[00888738]工程科学计算高效算法、CAE软件研发与应用

有限元方法是解决工业装备结构分析与设计等众多工程问题中具有广泛共性的科学计算问题的重要手段。重点实验室面向大规模耦合系统高性能有限元分析的基础理论和实施技术开展了深入研究，并开发和完善了具有自主知识产权的有限元分析与优化设计软件系统JIFEX，解决了一批重要的工程应用问题。完成的研究成果包括：在耦合非线性问题分析的计算理论与高效计算方法方面，提出非饱和多孔材料大应变下的热-湿-力学耦合过程的混合有限元法；研究了高温下混凝土中化学-热-湿-力学耦合过程的数值方法和破坏分析；发展了非等温、非牛顿自由面流动的广义CBS算法及ALE描述下自适应无网格-有限元耦合方法；提出用于空间各向异性弹塑性接触问题的内点、非内点算法；提出复合材料热动力学问题时-空间多尺度计算方法以及颗粒材料非线性问题的多层次计算方法；将梯度塑性与率相关模型引入到多孔介质应变局部化破坏分析中，给出多重内尺度律参数相互作用问题内尺度律的上下限预测。在高性能有限元基础理论方面，发展了新的杂交单元和精化壳单元，并研究了其在工程和先进材料设计中的应用；建立了Cosserat体接触分析以及Voronoi单元计算聚合物物理力学性能的参数二次规划算法；提出旋转周期对称结构的基于群论的EFG数值分析方法。开发和完善了自主版权的有限元分析与优化设计软件系统JIFEX，其中集成和实验室在有限元分析和优化设计方面多项理论与算法的最新研究成果，并实现了复杂曲面与实体有限元网格生成方法和参数化建模、计算可视化、CAD/CAE软件集成等技术。利用JIFEX系统作为主要工具，结合实验技术及其它软件的应用，完成大型空气压缩机叶轮强度分析与优化、神州X号飞船返回舱优化设计、大跨度桥梁随机振动分析等一批重要工业装备、军工装备和工程结构的设计分析或优化设计，解决了其中的关键技术问题，创造了显著的经济效益和社会效益。