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。     

有限元中的拟协调元及在构造双曲壳单元上的应用

本文以弹性力学连续性方程的弱形式出发，用网线函数推导出了近似的协调元即拟协调元［１］，并进一步论证了拟协调元通过分片试验和满足刚体位移条件，提出了一个构造双曲壳单元的方法。 文中以双曲扁壳为例，构造出具有十五个自由度的双曲扁壳三角形单元。计算实例表明，单元比较好地满足刚体位移条件，计算的精度和收敛性是令人满意的。与文献［１３］提出的具有３６个自由度的三角形双曲壳单元相比，本文构造的单元具有节点参数少，计算量少，更适于分析复杂结构的优点。     

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。     

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.     

非协调平面等参元NQ_9的改进—NQ_7元

本文对位移函数在直角坐标下二次完备的等参非协调元NQ_9作了改进。在不影响函数完备性的条件下,将非协调位移参数由原来的5个减少到3个。文中给出若干算例及数值比较,新单元NQ_7具有优越的数值性。     

用数值方法构造二阶收敛的平面弹性问题非闭锁三角形元

对于纯位移平面弹性问题,在不完全3次多项式空间中,用数值方法基于div→∈P1构造了一个二阶收敛的非协调三角形单元,该单元是非闭锁的,数值算例验证了该单元的收敛性结果。     

混合型网壳结构的有限元法分析及受力特性的研究

混合型网壳是一种新型空间结构形式，采用板壳元、空间梁单元、杆单元的组合结构有限元法对这种结构的受力特性作了探讨分析。通过分析混合型扁网壳结构的位移、内力分布规律，验证了该结构设计应用的合理性和现实意义。     

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     

样条能量法解双曲扁壳的静力问题

本文采用双三次和双五次B样条函数构造扁壳的位移函数,由最小总势能原理来建立扁壳静力问题的基本方程。文中,给出若干数值算例,并与精确解和其他数值解作了比较,结果十分吻合。     

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。     

中厚板理论的适用范围和精确程度的研究

利用Reissner中厚板理论边界元、Mindlin中厚板理论有限元和三维弹性力学有限元分析了各种厚跨比的板的位移和应力,以确定利用三维理论、中厚板理论和薄板理论分析板时厚跨比的适用范围以及精确程度,为分析板时选择采用薄板理论、中厚板理论还是三维理论提供理论依据;同时也验证了采用缩减积分的Mindlin中厚板理论有限元法缓解了剪切锁死现象.     

对圆薄板屈曲响应有限元分析的研究

文章利用有限元软件对圆形薄板的屈曲问题进行了计算,在不同的计算单元模式下,计算结果差异很大.选取的单元形式合适时,计算结果与理论分析一致.结果表明,常用的板和壳单元对于薄板的屈曲问题有着一定的局限性.在进行有限元软件计算时,选择合适的单元非常重要.     

含剪切自由度的厚薄通用三角形层合板单元

基于一阶剪切变形理论（FSDT）,构造了一种新型的消除剪切闭锁的三角形层合板单元,简记为CDST-S6单元。该单元剪应变场及单元转角场由结点包含有两个剪切自由度的DST-S6单元理论确定,不需要借助减缩积分、假设应力或应变等辅助数学手段,也不会产生对稳定性带来影响的附加零能模式,较好地解决了厚薄板单元的剪切闭锁难题,且其公式推导过程和最终的表达式比目前能考虑剪切变形的绝大多数层合板单元更为简单,可方便地进行有限元数值求解分析。数值算例表明,CDST-S6单元有较高的精度和收敛性,是一种厚薄通用的优质层合板单元。     

Force-Based Quadrilateral Plate Bending Element for Plate Using Large Increment Method

A force-based quadrilateral plate element( 4NQP13) for the analysis of the plate bending problems using large increment method( LIM) was proposed. The LIM, a force-based finite element method( FEM),has been successfully developed for the analysis of truss,beam,frame,and 2D continua problems. In these analyses,LIMcan provide more precise stress results and less computational time consumption compared with displacement-based FEM. The plate element was based on the Mindlin-Reissner plate theory which took into account the transverse shear effects.Numerical examples were presented to study its performance including accuracy and convergence behavior,and the results were compared with the results have been obtained from the displacementbased quadrilateral plate elements and the analytical solutions. The4NQP13 element can analyze the moderately thick plates and the thin plates using LIMand is free from spurious zero energy modes and free from shear locking for thin plate analysis.     

板料成形有限应变弹塑性有限元分析

本文依据Kirchhoff薄壳理论与J2塑性流动理论,提出了分析轴对称刚性冲头胀形成形的大变形弹塑性拉格朗日有限元分析的数学模型.文中采用改进的直接增量法,在Honeywell DPS 8/52计算机上成功地模拟了金属薄板的半球面刚性冲头的胀形成形过程.文中还运用网格技术进行了实验验证.     

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.     

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。     

无剪切闭锁的厚薄板矩形单元的构造

在板弯曲的有限元计算中 ,因为剪切闭锁现象导致厚板元无法自动退化为薄板元 ,工程中很难构造既适用于厚板又适用于薄板的计算单元 ,因此采用由龙驭球教授提出的广义协调元法 ,构造了矩形厚薄板弯曲通用计算单元 .通过铁木辛柯梁理论 ,建立了板单元边界和板单元内部的位移插值场函数 .计算结果表明该单元可顺利解决剪切闭锁现象 ,可在实际工程中推广应用     

特大增量步算法在板分析中的应用

基于特大增量步算法（LIM）建立了以力为变量的Mindlin-Reissner型矩形板单元,将LIM应用于中厚板问题上,同时给出算例进行分析.通过与精确解和传统的位移法有限元法的结果比较,表明LIM在求解中厚板和薄板问题时有较好的收敛性和准确性,而且在求解薄板问题时不会存在剪切闭锁.     

双向压缩反对称铺层剪切板的屈曲与后屈曲

基于Ｒｅｉｓｎｅｒ剪切板理论和Ｋａｒｍａｎ型板的精化理论,导出了反对称斜交铺层剪切矩形板的广义Ｋａｒｍａｎ大挠度方程,并运用位移型摄动技术,构造出双向压缩四边简支矩形板的后屈曲渐近级数解．文中给出了典型算例,并与忽略横向剪切的薄板理论解作了比较和讨论．分析结果表明,横向剪切效应对双向压缩铺层板的屈曲和后屈曲的影响是明显的．