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.     

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。     

框架-剪力墙结构分析的高精度平面矩形单元

从双线性矩形单元出发,通过广义协调条件和连续介质力学中关于旋转度概念,同时引入含两个内部参数的泡状位移场,推导出含转角自由度的平面矩形单元的形函数及单元刚度矩阵,并进行算例分析.结果表明,把带转角自由度的矩形平面单元用于框架-剪力墙结构分析,在不增加单元自由度的情况下大大改善了单元的性能,单元列式简单,保证收敛,可以自然地解决框架-剪力墙结构的连接问题,还能获得很高的精度,而且能为平板壳结构分析提供有效的膜元.     

带旋转自由度的四边形平板壳单元

基于Kirchhoff假设,运用广义协调技术,将线位移和转角位移相互独立的位移场引入面内旋转自由度,构造出任意四边形4节点24自由度的平板壳单元;运用U.L.列式,建立了该单元的切线刚度矩阵.算例表明,该单元在板壳结构几何非线性分析中具有良好的精度,且能很好地解决梁单元和板壳单元的连接过渡问题.     

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.     

宏观三角形分区板壳单元研究

基于经典平板壳理论和假设自然应变方法,研究了一种新型的宏观三角形分区(Macro Triangular Partition ,MTP)平板壳单元．引入内部虚拟节点后,所建单元将一个常规三角形平板壳单元细分为3个子三角形 单元,通过特定取样点处的坐标组合以及相应的应力应变关系来不断更新各子单元区域的刚度矩阵,然后 滤出虚拟节点形成宏观三角形分区板壳单元的最终刚度矩阵表达式．一方面,由于运用了分区再整合的思 想,该单元最终的表达形式只具有极少的自由度,从而大大地节省结构分析中烦冗的计算量;另一方面,该 单元考虑了横向剪切效应的影响,对壳厚具有较强的适应性,可以显著地克服以往针对板壳结构只进行二 维分析所带来的结果偏差．已有的计算结果显示,基于通用有限元软件ABAQUS提供的用户定义单元(UEL) 功能,宏观三角形分区平板壳单元可以实现较为精确的板壳结构分析．     

船舶静力和振动分析中的双壳有限元

基于Ｍｉｎｄｌｉｎ板理论提出双壳船舶结构分析的有限单元，它能反映纵桁和肋板的离散性以及各构件的膜力状态，比正交异性板精度高，比平面单元计算量小，文中给出了板架 和振动分析算例，并与正交异性板元和平面单元进行了比较，说明此单元性态良好，进一步发展成壳体单元可用于空间船体结构静力、动力分析。     

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。     

基于相对自由度壳的非线性动态分析

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题 ,针对16节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成 ,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。利用 Hu- Washinzu变分原理 ,采用拟应变法 ,对应变场另行假设 ,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入 Wilson非协调模式 ,构造了大变形情况下的拟应变场表达式 ,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。算例表明 :该文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式 ,能够解决壳的弹塑性大变形动力分析问题     

分层正交各向异性板壳非线性有限元分析

采用三维退化等参中厚壳元和分层模型，建立了分析弹塑性和几何非线性各向异性板壳的有限单元法，为克服退化壳元出现剪切和薄膜自锁问题，采用９节点Ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ单元并采用选择积分方法，文末算例表明所编程序的可靠性和通用性。     

一类新的弹塑性单刚及其应用

利用弹塑性应变理论、有限元法及加权因子ｍ提出一类新的弹塑性单刚、并用虚功原理导出了以微分表示的弹塑性总刚度方程。     

天荒坪抽水蓄能电站地下洞室群合理开挖顺序研究

首先根据地下结构问题的特点,简要介绍了地下结构工程进行三维弹塑性有限元分析应注意的几个问题。在此基础上,独立编制了相应的三维弹塑性有限元程序,应用该程序对天荒坪抽水蓄能电站地下洞室群地数值计算,计算中模拟了地下洞室的几种开挖顺序,考虑洞室间的相互影响及工作性状,从而确定出最合理的开挖顺序。     

煤矿机械零部件弹塑性设计分析

用弹塑性理论对煤矿机械的零部件作了力学分析 ,讨论了分析方法的应用范围、可行性及国内外弹塑性设计的发展趋势。分析了煤矿机械传统设计力学模型的缺陷及部分煤矿机械失效机理 ,及液压支架在部分节点达到塑性后的安定问题。用弹塑性有限元分析程序对郑州煤矿机械厂生产的UYZ35液压支架进行了验算 ,结果证明可节约钢材 5 %     

空间网架结构的恢复力模型

研究了空间网架结构在地震力作用下弹塑性工作状态及其特点．采用时程分析法,选用Ｅｌｃｅｎｔｒｏ地震波,并采用作者等人提出的恢复力模型多折线模型,导出了单元刚度随时间变化后的弹塑性刚度值．     

形截面压弯钢构件板组弹塑性相关屈曲分析

建立轴压力和水平荷载作用下焊接H形截面钢构件有限元分析模型以模拟板组弹塑性相关屈曲性能,改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,进行一系列非特厚实截面钢构件弹塑性局部相关屈曲非线性有限元分析,获得一系列极限弯矩比与这些参数的相关曲线,表明极限弯矩比随轴压比和翼缘宽厚比增大而明显降低.得到精度较高的正则化极限弯矩比拟合公式,基于整体和局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线.在某些条件下,钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的参数范围.     

有限棱柱法在群桩与土相互作用分析中的应用

应用有限棱柱单元法对群桩与土相互作用系统进行了三维弹塑性分析，并以无限棱柱元模拟半无限空间地基土的边界条件。在计算中以理想弹塑性弹簧模拟桩土之间的相互作用，地基土的本构模型采用修正剑桥模型。主要分析了在集中荷载下由４根长桩组成的群桩与土相互作用系统，通过具有不同径距比的群桩系统的计算，得到一组承台中心的荷载－沉降曲线。     

钢筋混凝土深梁非线性有限元分析

首次将双剪统一强度三参数准则用于钢筋混凝土深梁的非线性有限元分析．采用等效单轴应力应变关系，将混凝土弹塑性破坏准则与混凝土的正交各向异性结合起来，计算结果与实验符合较好．     

圆柱杆材料损伤模型的计算机模拟

在建立弹塑性有限元理论的基础上，将各向同性损伤与弹－塑性刚度耦合，形成弹塑性损伤刚度矩阵。采用隐格式分析技术，对圆截面杆颈缩过程进行有限元数值模拟。给出了损伤演化规律以及损伤场在杆中的分布，所得到的载荷曲线与实验值基本符合，验证了本模型的有效性。     

结晶器内连铸坯热弹塑性应力的有限元分析

建立了结晶器内连铸坯热弹塑性应力有限元分析模型,在推导的热弹塑性本构方程中考虑了材料力学性能,屈服函数随温度和应变速率的变化,模拟计算了结晶器内连铸坏应力分布。模拟结果表明,在铸坯的热节约内,高温坯壳受到拉应力的作用,易于产生裂纹,从而说明铸坯偏角区形成的热节约是连铸坯裂纹缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

适应于材料深拉延的延性损伤模型及其应用

以弹塑性有限元基本方程为基础,引入等效应变并采用与弹性损伤模量相关的塑性流动法则,得到对称弹塑性损伤刚度矩阵,根据损伤应变能释放率与损伤变量的对偶关系,提出损伤耗散势的幂率形式,导出了损伤演化规律,将此理论方法用于圆盘的深拉延数值分析,给出由损伤所引起的材料性能退化对冲头力的影响,得出损伤演化规律。