拟协调圆柱壳单元

本文介绍了应用拟协调元思想[２］构造圆柱壳单元的方法，提出几种廿叁数四边形圆柱壳单元。这些单元具有收敛性好、推导简单、计算量小、保证单元刚体位移模式存在等优点，因此，它们将具有一定的实用价值。     

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。     

板壳非线性屈曲的拟协调元分析

本文给出了板壳结构非线性有限元的一般列式,构造了拟协调模式的三角形双曲扁壳单元.采用载荷—位移自动交替控制的修正 Newton—Raphson 迭代法求解含参数非线性代数方程组.算例表明,本文的板壳结构非线性分析具有较高的精度.     

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。     

一种边界上满足C1连续条件的4结点圆柱壳单元

基于Kirchhoff假设的薄壳理论,不考虑横向剪切变形的影响,采用单位宽纵横向有限条带,构造了一种仅含有3个位移场函数,且在弯曲位移模式上满足C1连续条件的4结点圆柱壳单元.该单元自由度少,符合收敛条件,且能够正确地满足圆弧形边界条件,考虑了薄膜效应和弯曲作用之间的耦合关系.经验证不仅计算速度快,计算精度也较高.     

矩形底双曲扁壳的双向有限条分析

本文对有限条法在双曲扁壳中的应用进行了初步探讨.结合矩形底双曲扁壳的特点,构造了一种新型柱面扁壳条,提出了用双向条解双曲扁壳的新方法,并编制了相应的计算机程序.最后以井下防水闸门为例,将计算结果与实验结果及一般有限元结果进行了比较,证明了双向条法的计算精度是令人满意的.     

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。     

弹性薄板弯曲分析的一种改进的三角形单元

本文利用拉格郎日乘子法,建立了考虑单元间法向导数w/n不连续性影响的弹性薄板广义变分原理。从这个原理出发,导出了改进的9自由度三角形单元。这种改进单元与目前国内外同类型单元的计算结果相比,其精度及收敛性均较好。而且,在某些情况下,其位移精度与高次协调板元相当。由于这种单元仍用一般不完全协调板元的位移函数,而不需用次数较高的复杂位移函数,故在计算单元刚度矩阵时,其工作量及计算时间均可大大减少。这种改进单元可推广到壳体静力问题、板壳动力及稳定问题中去。     

粗网格划分下具有高精度的六面体广义协调元

针对薄壁结构三维实体有限元分析存在单元划分过多的问题,构造了一种能适应粗单元网格划分的六面体广义协调元.该单元以六面体十二结点等参元为基础,通过在单元不同坐标方向有选择性地补充非协调位移插值项,使得单元在粗网格划分下仍能保持良好的性能.所构造的非协调位移场满足网格无限划分时的边界极限协调条件,因而能确保单元收敛性.数值计算表明,该广义协调元具有很高的计算精度,能适应边长尺寸相差悬殊的单元网格划分.     

复合材料层合板的应力杂交有限元分析

本文根据修正的余能变分原理,构造了一个适合于复合材料纤维层合板特点的矩形应力杂交板弯单元,该单元能够考虑横向剪切变形的影响和局部扭曲效应.在动力分析中,我们选取单元内部位移场与边界位移场相协调.通过计算表明,本文单元具有自由度少,使用方便,计算精度高等特点.     

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.     

四节点中厚扁壳杂交优化应力元

建立了一种任意形状的四节点杂交/混合扁壳有限元。基于数值性能优化原理，引入非协调模型的能量相容条件，对单元初始应力进行优化，合理地选择非协调位移场，通过简化泛函进行列式。单元考虑了横向剪切效应，近似采用了Reissner-Mindlin板理论，适用于中厚扁壳。数值研究表明，单元满足分片检验，不含多余零能模式，精度高，对单元畸变不敏感，厚度趋于极限时不出现“自锁”现象，且弯矩-位移响应良好。     

拟协调曲边旋转壳元

一、前言 旋转壳是近代工程中广泛采用的结构。用有限单元法分析旋转壳的应力问题,在理论上和实用上都占有很重要的地位,受到普遍的重视,国内外都已做了大量的工作。分析旋转壳结构,最理想的单元形状是曲边旋转壳元。这种单元能够合理地描述旋转壳的几何特征和力学性质。但是,构造曲边旋转壳单元的刚体位移模式难以保证,在对称轴(r=0)处出现奇异性,这又直接影响着壳体单元性能的优劣。为此,现有的作法往往是在单元内增设内部自由度、过细地划分网格、采用特殊的应变与位移关系式或特殊的位移形函数,结果是增加了计算工作量和复杂性。往往还…     

双曲扁壳有限条分析与微型计算机程序

本文考虑了双曲扁壳的曲率影响,应用有限条法导出扁壳条元刚度矩阵,与普通有限元法比,单元刚阵阶数较低,总刚阵极稀疏,未知量少,易于在小计算机上求解工程实际问题。文中编会了CROMEMCO-CS3微型计算机程序,给出算例数值结果。     

重调和方程的一种非协调有限元解法

本文给出处理非零边值的重调和方程的一种非协调有限元法,证明其为收敛且精度、条件数皆与协调元相同;应用于具体构造一个十自由度的三角形单元,并给出误差估计。     

球扁壳的计算

本文用有限元法对地下球扁壳的挠变与内力进行了分析与计算。文中以一 个四边固定的方底球扁壳为例，和通常的简单边界效应叠加无矩解的近似公式 作了比较，指出这个公式产生较大误差的原因；由此本文提出了乘以一个无穷 等比级数之和的修正公式。对于这个例子，本文结果与用差分法［３］所得结果完 全吻合。本文还采用相似变换，对正六角形底、周边简支球扁壳的奇异性角区 进行了逐次自动加密计算。     

厚薄通用三角形三结点平板壳元TSLT18

高性能有限元模型对于壳体结构分析有着重要意义。该文提出了一种新型三角形三结点平板壳元TSLT18。其膜元部分采用含附加刚体转动自由度的广义协调膜元GT9,为了消除一点缩减积分带来的多余零能模式及沙漏现象,推导并使用了该单元的稳定化矩阵;弯曲部分采用的是基于合理剪应变插值方案和SemiLoof约束条件的广义协调厚薄板单元TLSL-T9。数值算例表明,TSLT18不仅列式简单,保证收敛,而且精度高,适用性强,没有任何数值问题,是一类高效实用高性能单元。     

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。     

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     

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。