大转动三角形平面单元有限元分析的共旋坐标法

基于能显著减小单刚计算量的场一致性原则,遵循标准的共旋坐标法,导出了三角形平面单元在大转动、小应变条件下的单元切线刚度矩阵.利用这一非对称的单元切线刚度矩阵编制程序,运用该程序对悬臂端作用有集中力的平面悬臂梁进行了计算.计算结果表明,所提出的单元切线刚度矩阵列式正确,该单元刚度矩阵虽然不对称,但计算较简单.这在非线性计算中对于减小由于计算机位数限制带来的累积舍入误差和提高迭代的收敛性具有重要意义.     

Stokes问题的Galerkin-Hermite小波方法

将圆内区域Stokes方程组的第二边值问题归化为Hadamard型强奇异自然积分方程组,然后运用Galerkin-Hermite小波方法将其变分问题的积分核离散化,获得了简单的刚度矩阵计算公式.对一个2J+3×2J+3阶的刚度矩阵,只需计算2J+3J+7个元素,而且刚度矩阵是块对角矩阵,每个块矩阵又是循环对称的,计算量大为减少,计算速度和精度也显著提高.     

基于类平衡矩阵的桁架构件重要性计算方法

为简化构件重要性系数的计算过程，提高计算效率，以基于刚度的构件重要性判断方法为基础进行数学推导，提出一种基于类平衡矩阵的空间结构重要构件的快速判断方法，并进行算例验证. 结果表明，当铰接杆件体系的各杆件线刚度近似相等，且不考虑结构应力刚化作用或应力刚化所贡献的刚度很小时，整体切线刚度矩阵仅与类平衡矩阵相关，构件重要性系数可直接利用类平衡矩阵的奇异值进行计算. 通过算例验证，类平衡矩阵的重要性构件判断方法与基于刚度的重要性构件判断方法计算结果一致，说明所提方法是一种切实可行的快速计算方法.     

减少单元刚度矩阵计算量的一种方法

在固体力学使用等参数单元的有限单元分析中,单元刚度矩阵的计算量是较大的。节省单元刚度矩阵的计算量也是提高程序质量的一个方面。本文给出的计算单元刚度矩阵的方法,可以减少计算量。 如果单元具有n个自由度和l个广义应变分量,在单元刚度矩阵     

对刚度矩阵元定义的一点看法

用矩阵法求解振动问题时,系统刚度矩阵的计算是首要的步骤之一,刚度矩阵的多种计算方法中,直接从刚度矩阵元k_(ij)的定义计算刚度矩阵,是最常用的方法。对于离散系统或离散化的系统,这个方法不会有什么问题,但是应用此法于刚体平面运动时,会出现不顺当的情况,且会出现错的计算结果。     

结构静力重分析预处理共轭梯度法的一种有效改进

考虑预处理共轭梯度法在结构静力重分析中的改进.利用增量刚度矩阵相对结构修改后刚度矩阵稀疏的特点,修改处理共轭梯度法的实施过程,以达到降低计算量、节省计算时间的目的.数值算例验证了该方法的有效性.     

大型洞室围岩计算中分期施工计算机程序处理

在有限元程序中设置"0"类区和虚单元,程序能自动识别新开挖边界节点号,并通过施加卸荷荷载的方法计算大型地下洞室分期施工各阶段的围岩变形和应力.虚单元不计算单元刚度矩阵,不参与形成总体刚度矩阵.虚节点无节点力,不形成方程.通过标志矩阵自动搜索新的开挖边界节点,并由单元应力计算出节点的卸荷荷载.     

基于改变结构刚度模态试验的动力学模型修改

提出了一种新的动力学有限元模型刚度与质量矩阵的修正方法.在分别测量原结构动力学系统的模态和改变结构刚度后的动力学系统模态基础上,利用矩阵计算和代数方程求解,计算出原结构有限元模型的刚度、质量矩阵的修正量.文中用实例研究了用非完整模态集进行模型修正时,实测模态阶数与模型修改后刚度、质量阵元素及模态频率、振型的计算精度之间的关系,从而证明了本文所给出方法的可用性以及当误差局限于局部小区域时该方法所具有的易用性与准确性.     

沥青路面温度应力分析

把沥青路面视为多层弹性半空间轴对称体,利用热弹性力学以及Hankel和Laplace积分变换等数学方法,首先推导出任意一层沥青路面温度应力的刚度矩阵,然后按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵.通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Hankel及Laplace积分逆变换就可解出外荷载和温度联合作用下沥青路面温度应力的精确解.由于刚度矩阵的元素中不含有正指数项,计算时不会出现溢出现象,从而克服了传递矩阵法的缺点.在推导过程中不用人为选择应力函数,使得问题的求解更加合理,同时也为进一步研究沥青路面的湿度场、动力学等问题奠定了理论基础.计算实例证明了推导结果的正确性.     

聚氨酯泡沫复合夹层板弯曲问题的有限元解法

利用“分解刚度有限元素法”建立夹层板的弯曲刚度矩阵,将一个较为复杂的问题简化为一个单层薄板的弯曲刚度矩阵和一个纯剪切刚度矩阵相加,降低了数学问题的难度,减少了计算工作量。计算表明,该方法能够在经典理论解的基础上有效地提高计算精度,可以满足工程要求。     

矩形八结点单元刚度矩阵的通用公式

本文讨论分析了现行数值计算方法在计算平面问题的矩形八结点单元的单元刚度矩阵中存在的缺陷,给出了数学计算软件MAPLE在推导矩形八结点单元的单元刚度矩阵中的应用及其相应的MAPLE通用程序、单元刚度矩阵的通用计算公式,并利用MAPLE自带的codegen库自动给出了相应的C、FORTRAN代码,得出结论,利用该通用公式来计算其单元刚度矩阵矩阵,可以节约大量的计算时间与存储空间以提高计算速度与精度,并可将其应用到C、FORTRAN中。     

三维层状地基动力刚度矩阵连分式算法

复杂层状地基与结构的动力相互作用尚缺乏比较准确而有效的算法.在改进的比例边界有限元方法（SBFEM）得出的三维层状地基动力刚度矩阵控制方程的基础上,将动力刚度矩阵展开为量纲一坐标ξ的级数形式并应用连分式的求解算法进行求解.该方法随连分式的阶数递增而快速收敛,可以显著提高计算效率,同时获得比较好的计算精度.利用改进的SBFEM与有限元耦合成功求解得出三维层状地基动力刚度矩阵.     

板开裂后刚度矩阵的分析与计算

对钢筋混凝土梁而言,当截面开裂以后其抗弯刚度将随着裂缝的开展而不断变化,同时对于板单元来说,由于裂缝开展方向和形态的各异将导致板的单元刚度矩阵求解复杂化.文章在利用板条梁三折线的M～Φ关系来模拟混凝土开裂和钢筋屈服对弯曲刚度影响的基础上,进一步重点分析并简化计算了板在开裂以后的单元刚度矩阵,推导给出了单元刚度矩阵的显式,以供参考.     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

实验模态数据修正计算模型的改进拉直算法

针对实验模态数据修正计算模型拉直算法存在的缺陷,提出了一种改进拉直算法:首先通过拉直方法,把待修正的质量和刚度矩阵的方程变为线性方程;然后把位于质量和刚度矩阵带状内的元素限制在给定范围内,并运用优化和迭代方法确定修正模型.该算法还考虑了带状矩阵内存在部分值为0的情况.实例计算结果表明,采用改进拉直算法,可以缩小修正模型质量阵和刚度阵与原模型质量阵和刚度阵之间的差别,使修正模型更符合实际,精度也很高.     

半空间地下结构与土相互作用的链杆法研究

根据弹性地基上的半无限平面理论,利用计算弹性地基梁的链杆法,将地基的弹性刚度矩阵与上部结构刚度矩阵相协调、综合,引进上部结构与地基土的综合刚度矩阵,解决了结构与土的相互作用问题,计算方法简单、实效。     

有限元法中非关联流动条件下刚度矩阵的存储方式及平衡方程求解

岩土材料本构常采用非关联的流动法则,在有限元计算中其整体刚度矩阵存储和平衡方程求解都异于常规方法,依据非关联流动法则下有限元方法的特点,建议了相应的整体刚度矩阵的存储方式以及平衡方程的求解方法.使用和常规有限元相同的指示矩阵实现了对刚度矩阵的一维压缩存储,在平衡方程求解过程中,通过判断元素是否在＂存储有效区＂进行了刚度矩阵元素的分解和存储.此方法在常规有限元方法基础上进行了较少的修改,执行程序方便,节省存储空间.文末给出了相关的程序.     

斜拉网架多阶段加载内力分析方法的研究

系统介绍了斜拉网架结构内力分析方法.把塔柱简化为空间刚架单元,把网架杆件简化为空间桁架单元,对斜拉索采用等效线性空间单元.假设塔柱与网架连接处的横截面为刚性平面,据此建立"变形协调转换矩阵",使塔柱总节点刚度矩阵与网架总节点刚度矩阵耦合在一起,建立斜拉网架结构刚度矩阵.对一个"四塔柱正交斜放四角锥斜拉网架"进行了计算分析,验证了文中方法的正确性和有效性.     

有侧移的矩形刚架整体刚度矩阵的集成技巧

通过具体实例,介绍了矩形刚架整体刚度矩阵的集成技巧,为矩阵位移法求解矩形刚架的各种计算,提供了分析思路.     

环形板元素的动刚度矩阵

本文用有限元的动刚度矩阵法推导了环形板的动刚度矩阵和传递矩阵。这样,便可用一个二阶矩阵来计算变厚度圆板或环形板的动态固有特性。