用双参数法构造十二参梯形板元

利用双参数有限元方法的基本理论,考虑特殊的四边形单元——梯形单元,构造出一类12个自由度的梯形板元,并对其收敛性进行了分析,这放松了对剖分的要求,拓宽了应用范围。     

一类高精度12参梯形板元的构造

利用双参数有限元方法的基本理论,通过对已有单元的改造,考虑由一般的四边形单元——梯形单元出发,通过坐标变换,构造出一类具有12个自由度的特殊梯形板元——矩形板元,并对其收敛性进行了分析,这放松了对剖分的要求.该板元的形函数空间中的形函数的次数在可能的选择中,次数较高,拓宽了应用范围,具有较强的实用价值.     

对称形式的十三参梯形板元的离散方法

基于对所构造单元应具有对称性的考虑,利用构造单元的双参数方法,在已构造的十三参梯形板元的基础上,对中心点函数值用单元顶点节点参数的离散,给出了进一步对称的更精细的方法.     

构造八自由度矩形板元的新模式

摆脱常规方法，广义协调元方法，双参数法等所提代的关于构造单元时形函数空间选择的限制，本文提出构造八自由度矩形板元的新模式，同时分析由此产生的单元同不完全双二次矩形板元的关系。     

对称形式的十三参梯形板元的离散方法

基于对所构造单元应具有对称性的考虑,利用构造单元的双参数方法,在已构造的十二参梯形板元的基础上,对中心点函数值用单元顶点节点参数的离散,给出了进一步对称的更精细的方法。     

钢框架分析中考虑结点区变形的子结构法

对结点区的受力性能和剪切变形采用16结点相对自由度等参数壳单元进行分析,将相对自由度概念引入等参元,得到了16结点相对自由度壳元插值表达式,推导了单元刚度矩阵,在形成单元刚度矩阵时,引入材料的弹塑性性能考虑了结点区屈服对整体框架结构的影响.刚度矩阵形成以后对内部结点的自由度进行聚缩,采用子结构方法将出口参数转换为杆端自由度,使得结点区形成最多6个结点的空间组合单元体参与结构整体分析.在整体分析中,采用相对自由度壳单元考虑结点区剪切变形的非线性影响,可以同时考虑板件的局部屈曲.并通过算例证明了本文方法的精确度和有效性.     

一种通用板壳单元在板壳结构自振特性分析中的应用

将一种通用有效的平板壳元用于板壳结构自振特性分析.单元中每个结点有6个自由度.此种单元由基于Mindlin板理论的平板弯曲单元与带有平面内转动自由度的平面膜单元组合而成.对厚、薄板壳结构进行了自振特性分析.算例结果表明了本文方法的合理性和通用性.     

含面内刚性转角自由度的四边形广义协调膜元

在常规4结点膜单元内增加独立的平面内刚体转角自由度,采用四边形等参元形式,基于广义协调理论建立了含转角自由度的四边形广义协调膜元,避免了常规平面膜元由于忽略平面内转动而引发转动零刚度、导致刚度阵奇异的缺陷.广义协调元法具有非协调元不要求精确协调的优点,且随着单元细分可趋近于协调元,保证了广义协调元的收敛性.应用于经典的Cook问题、悬臂粱问题和MacNeal粱问题,该单元计算精度高、收敛性好、无零能模式.网格畸变分析表明,该单元弱梯形闭锁、单元抗畸变性较好,与矩形单元相比,具有单元划分的灵活性和适应性.     

港珠澳大桥通航孔钢箱梁桥面板的静动力特性研究

以港珠澳大桥江海直达通道为工程背景,对桥面加劲板的静力与动力特性进行研究.运用组合板梁单元法分析梯形肋加劲板,其中顶板用平板壳单元分析,而构成梯形肋的各个子板件则用板梁单元分析.同时,构造了8节点的实体板单元进行铺装层的模拟.重点研究桥面铺装对桥面板位移、应力以及自振频率的影响,并将计算结果与ANSYS有限元分析结果进行比较.结果表明:本文方法计算结果与ANSYS计算值均比较吻合,从而验证了本文方法的准确性,同时由于本文方法的自由度少,划分单元数量少,因此计算效率更高;另外,桥面铺装不仅具有自重效应,而且对桥面结构有一定的刚度贡献,因此在分析桥面结构力学特性尤其是在精确分析时,需要考虑桥面铺装的作用,且不能简单地以等效荷载的形式考虑.     

一阶双曲方程非常规型矩形元的流线扩散法

研究了一阶双曲方程一个非常规Hermite型矩形元的流线扩散法.利用积分恒等式的技巧,在总体自由度比双二次矩形单元少的情况下,得到了阶的收敛效果,正好比标准的误差估计高出了12阶.     

空腹夹层板的拟板超级有限元分析

以三个广义位移的非经典板位移模式，构造了空腹夹层板超级单元，该单元在保证高精度的同时，可大大减少自由度。建立了空腹夹层板的超级有限元分析方法。     

C1阶协调矩形薄板单元的对比分析

提出了一种直接由协调单元边界位移插值单元位移的特殊插值法,用于构造对称协调和完备的12节点参数薄板矩形单元,分离单元完备性条件和C1阶连续条件的相互影响,构造C1阶连续协调且完备的薄板单元,并构造出一种对称性更好的新型矩形协调薄板单元.该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性,列式清晰,形函数表达更符合常规函数,对有限元程序不必作大的改动,只需修改挠度插值函数,即可进行常规的有限元分析,从而解决了薄板矩形单元的C1阶连续性问题.研究结果表明:矩形协调单元的计算结果比非协调单元的计算结果精确,收敛速度快,稳定性强.     

梁弯曲,扭转,稳定分析的三维退化层合梁单元有限元法

首衔在２０结点三维块体等参元及１６结点相对位移板壳元的基础上,引入梁的基本假定,采用等效数值积分法,构造出１２－２０结点三维退化层合梁单元,然后考虑几何非线性,给出用于梁线弹性稳定分析的有限元列式,文中单元直接由三维块体等参元退化而得,只有线位移自由度,可以方便地与相对位移板单元和三维块体单元协调连结。又用三维退化梁单元分析了实心杆的弯曲、自由扭转及分支屈曲的临界荷载,其数值结果和理论解符合很好。     

正交异性钢桥面板局部振动计算的组合板梁单元法

针对大跨度钢桥中采用梯形加劲肋的正交异性钢桥面板,提出一种计算钢桥面板局部振动的组合板梁单元法.其中顶板用平板壳单元分析,梯形加劲肋视为板梁单元,两者的位移模式根据板与肋的变形协调关系建立.组合板梁单元的刚度矩阵通过能量变分原理得到,利用各子单元的形函数可以求得组合板梁单元的一致质量矩阵与一致荷载列阵,进而得到相应的有...     

带旋转自由度拟协调三角形板壳单元

将拟协调三角形罚函数板单元和Allman二次膜位移插值模式相结合,通过在膜内增加一个旋转自由度参数,构造一种新的Mindlin三角形板壳单元。采用这一单元对板壳结构的线性和几何非线性问题作了分析。数值计算表明,该单元不仅克服了用板单元拟合壳体分析中的病态,而且使单元在保持弯曲精度的同时大大提高了膜内变形的精度。     

厚板低阶广义协调矩形元

采用常内力状态下的广义协调条件，将剪切变量用结点挠度和转角表示，导出一个具有１２个自由度的厚板、薄板都通用的矩形弯曲单元。此单元的自由度少，精度高，能通过分片检验，不出现剪切闭锁现象，具有位移型单元简便实用的优点。     

横观各向同性层合板理论编程实现与验证

板式构件因自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板（壳）单元。文章基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验。首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系。随之,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mindlin-Reissner中厚板理论的DKT、DKQ、DST、DSQ板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法。最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响。     

一种简单有效通用的厚、薄板壳元

提出一种简单有效的四边形平板壳元，它由基于Ｍｉｎｄｌｉｎ板理论的平板弯曲元与带有平面内转动的平面膜单元组成。单元中每个结点有六个自由度，易于模拟复杂的壳面连接和易于与别的带有转动自由度的单元相容，此种板壳元能顺利通过弯曲，膜小片检验，无剪切和膜“锁住”及多余零能模式，计算方法简便，适用范围广，且计算精度十分理想，具有广泛的应用前景。     

一个改进的薄板弯曲四边形单元

本文给出了一个12自由度的四边形薄板弯曲单元LQ12,此单元具有自由度少,列式简单、精度高和适用于复杂边界问题等优点.