改进离散Kirchhoff薄板弯曲单元的一般方法

改进离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ薄板弯曲单元的一般方法赵振峰（工程力学研究所）关键词薄板；有限元法／离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ单元分类号：Ｏ２４２．２１离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ单元是薄板弯曲单元家族中的重要成员。它成功地处理了Ｃ连续性条件；推导简明，概念清楚。但...     

离散剪切约束的4节点矩形弯曲单元

提出一种基于Ｍｉｎｄｌｉｎ理论的４节点矩形薄板单元，该单元满足应变能正交准则下的收敛性充要条件，具有插值方式简单和相当二次数值精度等优点。在避免单元剪切自锁中，引入较严格沿单元边界法向剪切应变约束处理技术，使单元具有真实Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ单元的变形特点。     

复合材料圆柱壳的原始分叉点研究

采用板壳大变形的Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｌｏｖｅ假定和扁壳近似及复合材料的有关特性,推出在静水压力（或侧向压力）作用下的两端简支准对称缠绕有限长圆柱壳的Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌｌ方程,求出相应的特征值及原始分叉点。     

拟协调等腰梯形薄板弯曲元和薄壳元

用拟协调方法推导了正交各向异性等腰梯形薄板弯曲元和薄平面壳元的显式刚度阵。计算结果表明，这种单元由于不需要进行数值积分，收敛愉、精度好，具有良好的适用性和可靠性。该单元已装配到ＤＤＪＴＪＱ程序系统中。     

用Helmholtz－Kirchhoff定理计算Fresnel圆孔衍射

本文用亥姆霍兹－基尔霍夫（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ－Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ）积分定理计算了菲涅耳（Ｆｒｅｓｎｅｌ）圆孔衍射，获得了轴线上的复振幅与光强的准确表达式。     

板壳结构几何非线性有限元分析中一个有效的单元

在 Ｔｏｔａｌ－Ｌａｇｒａｎｇｅ坐标下；推导了满足离散 Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ假定的三角形板壳单元在板壳结构几何非线性有限元分析中全部的有限元列式，并以显式表示。各种数值算例表明，该单元的精度高．收敛快，单元的求解未知数少，满足同样精度所需单元数少，可以适用子各种复杂形状板壳结构的几何非线性有限元分析。     

全数字高清晰度电视（HDTV）传输方式—16QAM

本文概述了频道兼容Ｄｉｇｉｃｉｐｈｅｒ ＨＤＴＶ（ＣＣＤＣ ＨＤＴＶ）系统中采用的传输方式１６ＱＡＭ的调制与解调原理，同时对１６ＱＡＭ的两种不同实现方法－正交调幅法和ＱＰＳＫ迭加法作了比较，说明四相迭加法是较好的方案。     

构造薄板弯曲单元的新途径

为了简化Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ 薄板弯曲单元的推导过程，提出了一个构造此类单元的新途径——假定曲率第一不变量的方法．证明了单元的能量积分实际上可以分为两项：第一应变不变量的域内积分和边界项的线积分．因此，只要根据单元边界的网线函数确定出第一应变不变量．单元刚度阵也就唯一确定了．给出了一个九参三角形单元的推导过程，显示出本文方法对简化计算的确是十分有效的．     

拟环中幂等元和半幂等元

拟环中幂等元和半幂等元Ｗ．Ｂ．ＶａｓａｎｔｈａＫａｎｄａｓａｍｙ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓＩｎｄｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｄｒａｓ－６０００３６，Ｉｎｄｉａ）ＩＤＥＭＰＯＴＥＮＴＳＡＮＤＳＥＭＩ－ＩＤＥ...     

拟协调厚薄通用梁、板单元

本文应用拟协调元方法、构造了梁、板的厚薄通用单元．其中，六参数通用梁单元 ＱＣＢ－６和十五参数通用板单元 ＱＣＧＢＰ－１５，具有精度较高，计算量小，通用于两种板（梁）理论的特点，可以提供实际使用．通过八种梁单元的综合分析，讨论了试探函数的选择，对单元性态的影响，并认为，不管应用哪种方法去构造单元，试探函数的选择都是相当重要的问题，既要保证一定的插值精度，又要考虑到函数之间的匹配．本文还给出了数值算例．     

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.     

一族拉格朗日等参薄板单元

提出用拉格朗日等参单元来模拟薄板弯曲,用拉格朗日乘子修正薄板势能泛函来强加板法线转角在单元交界处的连续性,这种拉格朗日等参薄板单元继承了平面弹性问题中拉格朗日等参单元的全部优点。它的求解过程简单,算法稳定,解答精度高,易于编制计算机程序。拉格朗日等参单元能很好地吻合曲线边界,加之节点未知量中没有广义位移（即转角）,特别适合推广应用于逐步更新节点坐标的空间板、壳结构非线性问题分析。     

基于Mindlin理论的复合材料层合板的有限元分析

以带转角的4节点20个自由度的四边形复合材料层合板单元为研究对象，建立了基于Mindlin一阶剪切变形理论的任意铺设情况层合板的有限元分析方法。该方法克服了在Kirchhoff假定下的板元素只能适用于很薄的高模量层合板元和较薄的低模量板元的局限性，具有实用性更广，精度较高的优点。     

一种非常规矩形薄板弯曲元

提出一种与非常规三角形薄板弯曲元（ＴＲＵＮＣ）元相配的非常规矩形薄板弯曲元．这种新单元虽然采用与常规ＡＣＭ元相同的位移模式，但其精度一般都比后者高，而且比ＡＣＭ元的结构更简单，计算量更少，编程更容易     

Kirchhoff圆板的解析积分边界元法

利用一般弯曲薄板边界为规则曲线的特点,对工程常用的圆形弯曲薄板,采用线性单元,导出Kirchhoff圆板各辅助态的边界积分解析表达式。建立问题的边界元法系统方程。从而使薄板的边界元分析完全避免通常使用的高斯积分。明显提高计算精度．给出4个不同荷载及边界条件情况的圆板的算例,计算结果表明。对于具有规则曲线边界的问题,采用解析积分的边界元法是十分有效的。     

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.     

改进的一步模拟法及其在板料成形分析中的应用

研究了基于形变理论的板料成形一步模拟法（又称为反算法）．采用由CST（Constant Strain Triangular）薄膜单元和DKT6（Discrete Kirchhoff Triangular）板单元组合而成的DKTl2壳单元,既可以考虑面内薄膜力的作用,也可以叠加弯曲效应对单元的影响．引入Barlat提出的6个应变率分量表示的塑性势函数,可以更好地描述板料面内各向异性．用弧长展开法获得初始解,并利用反向变形法对其进行改进,增强了求解的稳定性,提高了计算精度．盒形件的拉深实例证明,该改进的方法可以更为有效地模拟实际变形情况,分析结果具有较高的可信度．     

将三角形薄板元推广为厚板元的解析试函数法

为了有效克服剪切闭锁问题,利用已有的薄板单元构造厚薄板通用单元,提出了采用解析试函数法(ATF),将已有的Kirchhoff三角形薄板单元推广为相应的Mindlin三角形厚板单元的通用方法。以薄板三角形单元GPL-T9为例,将薄板GPL-T9单元推广为相应的厚薄板通用单元GPLM。数值算例表明:当板厚度趋向于零时,板单元退化为原始的薄板单元,完全消除了剪切闭锁现象;从薄板到厚板,GPLM元都具有较高的计算精度和优异的单元性能。     

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。