蔡永昌
主要从事力学理论、基坑工程、地铁、公路隧道等地下结构开挖施工力学及施工动态数值模拟、有限元集成化软件的开发研究。
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- 姓名:蔡永昌
- 目前身份:
- 担任导师情况:
- 学位:
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学术头衔:
博士生导师
- 职称:-
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学科领域:
土木建筑工程
- 研究兴趣:主要从事力学理论、基坑工程、地铁、公路隧道等地下结构开挖施工力学及施工动态数值模拟、有限元集成化软件的开发研究。
蔡永昌,男,工学博士,博士后,副教授。1972年生,四川达县人。1991年9月~1995年7月就读于重庆大学工程力学专业,1995年7月获得工学学士学位并免试推荐为硕士研究生;1998年7月获重庆大学计算力学专业硕士学位;2001年5月获得重庆大学固体力学专业工学博士学位;同年进入同济大学地下建筑与工程系做博士后研究,2003年3月,博士后出站。
主要从事力学理论、基坑工程、地铁、公路隧道等地下结构开挖施工力学及施工动态数值模拟、有限元集成化软件的开发研究。
已发表文章30余篇,其中SCI收录4篇,EI收录15篇;所发表的关于流形方法和无网格方法方面的学术论文已被“力学进展”、“科技通报”、“岩土工程学报”、“岩土力学”、“中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程研究进展”等杂志及书刊他引多次,获得国家教育部科技进步二等奖1项;主持或参与过国家自然科学基金和多项国家重大工程项目的研究。
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蔡永昌, 张湘伟, 骆少明
,-0001,():
-1年11月30日
本文在平面连续体的数值计算中使用数值流形方法的各阶覆盖位移函数和统一的三节点三角形流形单元,能够得到高精度的数值结果,且具有编程和前后处理简单等优点,克服了有限元法复杂理论的不足。文中还引入了三角形单元Hammer 数值积分,使流形方法的程序编制通用化。
流形方法,, 连续体,, 数值积分,, 有限元法
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【期刊论文】无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用
蔡永昌, 朱合华
,-0001,():
-1年11月30日
基于Laplace 插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法(EFG)的无网格方法—无网格自然邻接点法(MNNM)。该方法克服了自然单元法(NEM)需要全域三角形网格以及EFG法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。文中详细讨论了这种MNNM 的分析过程和基本理论,给出了其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。
无网格,, 自然邻接点,, Laplace 插值,, 自然单元,, 弹性分析
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蔡永昌, 朱合华
力学学报,2004,36(5):623~628,-0001,():
-1年11月30日
自然邻接点方法(NNM)采用自然邻接点形函数进行插值,其插值形函数具有严格定义,且与有限元形函数一样形式简洁、性能优良,因而避免了EFG法里难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件等诸多主要困难。但是从形式上看自然邻接点方法仍然属于有网格的方法,其研究和应用受到了较大的限制。为了克服这个缺点,对于任意给定的数值积分点,提出了一种基于局部搜索自然邻接点的寻找算法对NNM进行改进。改进后的NNM与无单元伽辽金法(EFG)的插值和求解过程类似,兼具有 EFG 的真正无网格特性及 NNM 的便于处理边界和材料不连续条件等优点。所得计算结果表明,改进后的 NNM 的计算精度和计算时间与 NNM 相当,是一种比较理想的数值求解方法。
无网格,, 自然单元,, Laplace插值函数,, 自然邻接点,, 无单元法
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蔡永昌, 朱合华, 夏才初
同济大学学报,2004,32(5):585~589,-0001,():
-1年11月30日
用覆盖所有材料区域但独立于材料实际几何边界的任意形状数学网格和实际的物理网格来建立流形方法的覆盖系统,直接从数学覆盖和物理覆盖的定义出发,探讨了流形方法覆盖系统的全自动生成技术,并用Visio C++及其标准类库实现了流形单元和2套覆盖的自动形成和编号。
流形方法,, 数学覆盖,, 物理覆盖,, 网格
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【期刊论文】岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术
蔡永昌, 朱合华
岩土力学,2003,24(1):21~25,-0001,():
-1年11月30日
自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。
无网格, 自然单元法, Voronoi 图,
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【期刊论文】基于Voronoi结构的无网格局部Petrov-Galerkin方法
蔡永昌, 朱合华, 王建华
力学学报,2003,35(2):187~197,-0001,():
-1年11月30日
基于自然邻结点近似位移函数提出了一种用于求解弹性力学平面问题的无网格局部Petrov-Galerkin 方法。这种方法在结构的求解域Ω内任意布置离散的结点,并且利用需求解点的自然邻结点和Voronoi 结构来构造整体求解的近似位移函数。对于构造好的近似位移函数,在局部的Delaunay 三角形子域上采用局部Petrov-Galerkin 方法建立整体求解的平衡控制方程,这样平衡方程的积分可在背景三角形积分网格的形心上解析计算得到,而采用标准Galerkin 方法的自然单元法需要三个数值积分点。该方法能够准确地施加边界条件,得到的系统矩阵是带状稀疏矩阵,对软件用户来说,它还是一种完全的、真正的无网格方法。所得计算结果表明,本文方法的计算精度与有限元法四边形单元相当,但计算和形成系统平衡方程的时间比有限元法四边形单元提高了将近一倍,是一种理想的数值求解方法。
无网格,, 自然单元,, Voronoi 图,, 局部Petrov-Galerkin 方法,, Delaunay 三角化
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蔡永昌, 朱合华, 李晓军
,-0001,():
-1年11月30日
结合三角形、四边形等实体单元的位移插值函数和一维轴力杆单元的刚度矩阵推导出了一种用于锚杆支护数值模拟的单元列式,可以在地下结构有限元计算中的任何开挖步自由地加设或拆除锚杆,而且不必在划分初始计算网格时事先考虑或预留锚杆的结点位置,较大地简化了有限元的前处理或网格划分过程。
有限元法, 锚杆, 杆单元
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蔡永昌, 张湘伟
计算力学学报,2002,19(1): 26~32,-0001,():
-1年11月30日
使用1 阶或1 阶以上最小滑动二乘法(MLS)形函数的无网格伽辽金法(EFGM)和无单元流形方法(EFMM),它们的主要缺点是形函数构造复杂、计算费用十分昂贵。本文提出了一种改进的EFMM法,它通过采用Shepard形函数(0 阶MLS 形函数)对结点的覆盖位移函数加权求和来简化整体近似位移函数的构造,且能够避免EFGM和EFMM里求解结点形函数时矩阵的求逆及相乘运算。文中的数值算例表明,这种改进的EFMM 法收敛快、精度高,与标准的EFGM相比其计算时间得到了大幅度的减少。
无网格, 流形方法, 覆盖函数, 最小滑动二乘法
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蔡永昌, 廖林灿, 张湘伟
应用力学学报,2001,18(2):75~80,-0001,():
-1年11月30日
基于数值流形方法的四节点四边形流形单元在物理覆盖上使用高阶覆盖位移函数能够得到高精度的数值结果,且可以在求解区域的不同地方混合使用各阶覆盖函数来提高求解效率,具有编程和前后处理简单等优点,弥补了有限元法的不足。计算结果表明,数值解与理论解吻合。
流形方法, 连续体, 有限元法
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蔡永昌
重庆大学学报,2001,24(1):42~46,-0001,():
-1年11月30日
本文在流形方法里采用矩形作为数学覆盖,从另一角度提出了一种不同于有限元法的数值分析方法。该方法结构简单,不需要准备单元和结点数据,数据输入量少,能够很方便地实现与 CAD 技术的一体化。文中详细地讨论了使用矩形网格的流形方法的理论和实施技术,并给出了其矩形覆盖系统的全自动生成算法。算例结果表明,理论和方法是正确、有效的。
流形方法 覆盖 类/, 对象 有限元
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