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     

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。     

具有转角自由度的曲面矩形扁壳元

扁壳单元中引入结点转角自由度可以在不增加结点的情况下,增加位移场的阶次,提高计算精度,从而显著地提高单元性能。利用广义协调薄板单元RGC-12的位移函数作为扁壳元的法向位移,利用广义协调矩形膜元的位移函数作为扁壳面的切向位移,构造了一个具有转角自由度的4结点广义协调曲面矩形扁壳元。并通过实例分析对该单元的收敛性和精度进行了验证,数值算例的结果表明,该单元收敛稳定迅速,用较少的自由度就获得了很高的精度,是一个性能良好的壳单元。     

密肋板的拟双层板半连续化分析方法

提出将密肋板的肋连续化为实体板,与实际的上层板组成能共同工作的双层板,并利用十六点节点四十自由度相对位移板壳单元,构造了考虑横向剪切变形的等效单层板壳单元。由于在连续化基础上离散,在保证精度条件下,本方法可大大减少自由度,提高计算效率。     

夹层板壳静力分析的有限单元法

在文（１）的基础上，构造了１６－２０结点夹层板壳单元。该单元考虑了层合结构的横向剪切效应，较等效单层理论和分层理论的精度高，且大大减少了结点自由度数目，提高了计算效率。由于结点自由度只有线位移，该单元易与三维实体单元连接，对厚板壳也有很强的适应性，特别适合于实际工程中层合结构的计算。     

基于带面内转角自由度四节点平板壳单元的板壳非线性分析

针对矩形平板壳单元在工程结构,例如大跨度桥梁数值分析实践中的广泛应用,采用具有给定位移模式的纵、横向离散条带描述单元整体位移场.该位移场由2个部分构成,即单元中面膜位移和横向挠曲变位,其中面内位移由包含节点转角自由度在内的节点位移参数沿纵、横向条带顺次插值得到,而横向变位表示为双3次Hermite多项式乘积形式.单元模型确保位移及应变分量在单元内部和相邻单元之间连续,物理概念明确,提高分析精度与可靠性.通过选取受弯方形薄板弹塑性分析及圆柱壳体大变形、大转动2个经典算例,发现本文计算结果与经典解析解以及其他数值解十分接近.提出的板壳单元位移模型可以有效地解决复杂板式结构稳定极限承载力分析问题.     

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.     

板桁组合结构分析中的板梁单元

为了能合理和方便地分析板桁组合结构的受力性能,将纵、横梁视为混凝土板的加动梁,建立考虑板梁共同作用和相对滑移板梁单元、无共同作用和过渡区的板梁单元.其中,将矩形板视为单元的基本部分,梁视为附属部分,即以矩形板4个结点的结点位移以及每条板梁结合面(有钉区)中线上的3个相对滑移自由度作为板梁单元的基本自由度,以构造板和梁的位移模式,由此得到板梁单元的单元刚度矩阵.     

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。     

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．     

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.     

刚体位移对壳单元分析的影响

给出了等参单元中补充刚体位移的又一方法，通过算例分析说明了刚体位移对壳单元解的收敛性影响。     

弹性薄壳大变形分析的杂交应力法

本文基于增量余能原理,导出了用于板壳几何非线性分析的假定应力杂交模型。根据单元体边界和内部位移的协调内插以及满足单元体内应力平衡的应力分布假定,列出了有限元的公式,而最后的矩阵公式中只包含节点的未知位移。由此我们建立了3节点、15个自由度的三角形扁壳单元。考虑到计算量的原因,我们对这种单元的应力平衡条件进行了简化处理,仅采用部分满足应力平衡方程的非一致模式。有关公式都是在当前的拉格朗日坐标系统中建立的。数值计算结果表明,用杂交应力模式来分析板壳结构的大变形是很有效的。     

基于STEP/SDAI的转盘优化设计

在建立高速转盘的优化模型的基础上,通过标准数据访问接口（SDAI）来实现对数据表达和交换系统（STEP）数据的访问和操作.利用有限元技术,模拟和分析高速转盘工作时的位移和应力,并计算了其合理轮廓线,提高了应力分布的合理性,为设计改进提供了可靠依据.     

介绍一种剪力墙结构分析的高阶开孔单元

在香港大学Y.K.Cheung和Sisodiya提出用于剪力墙结构分析的带面内转角的平面应力单元的基础上,本文提出了一类具有32-56个自由度的高阶矩形单元,这类单元在铅垂方向采用3-6次多项式插值,具有8-14个结点,每个结点具有2个位移自由度和2个面内转角自由度,在上述单元的基础上,又提出了一类采用三角级数或梁的振型函数作泡状函数的自由度数目为58-74的高阶开孔矩形单元,对开孔剪力墙的计算表明,本文单元与8节点矩形单元和4节点双线性矩形单元相比,其位移精度分别提高2倍和4倍以上,应力精度提高的幅度则更大.而且该二类单元由于考虑了面内转角,可方便地与梁柱单元相连接.     

三维地震作用下板锥柱面网壳结构的力学性能

以两纵边支承的板锥柱面网壳结构为研究对象,基于几何非线性有限元法,运用时程分析法计算板锥柱面网壳结构在三维地震作用下的地震响应,研究了板锥柱面网壳结构在动力作用下的位移和内力分布规律,同时分析了此结构在地震作用下的支座反力特点,并且得出了一些有价值的结论,为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

旋转厚圆柱壳振动特性分析

为研究旋转厚圆柱壳的动力特性 ,采用九结点退化壳体单元有限元法 ,对于壳体达到平衡位置以前的状态 ,采用非线性板壳理论求解 ,然后采用线性理论研究圆柱壳的动力特性。模型中考虑了科氏加速度 ,离心力 ,初应力的影响。分析结果显示旋转厚圆柱壳具有复杂的三维模态 ,旋转速度对不同模态的固有频率的影响不同。该研究为高速离心机、航空发动机等旋转机械中的圆柱壳结构的设计和故障诊断提供了理论依据和分析方法     

一种厚薄通用的矩形壳元及其应用

用含转角自由度的膜元和Mindlin板元组合,构造了一种厚薄通用的优质矩形壳元。算例验证表明该单元能有效地避免剪切闭锁和位移协调性问题;并且计算方法清晰,列式简单,具有准较高的确度性,可应用于一般工程实际问题。通过自编程序,进一步将该单元应用于薄膜的应力计算,可有效预测剪切薄膜的起皱区和起皱角。     

板锥柱面网壳结构地震响应的动力时程分析

基于有限元法，以两纵边支承的板锥柱面网壳结构为研究对象，运用时程分析法分别计算板锥柱面网壳结构在水平地震和竖向地震作用下的地震响应，分析研究了板锥柱面网壳结构在动力作用下的位移和内力分布规律，结果表明，其竖向地震反应要大于其在水平向地震作用下的地震反应。同时分析了此结构在地震作用下的支座反力特点。在此基础之上，得出了一些有价值的结论，为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。