大转动梁的几何非线性分析讨论

本文借助Ｌａｇｒａｎｇｅ（Ｔ．Ｌ．）法、修正的Ｌａｇｒａｎｇｅ（Ｕ,Ｌ,）法及带有动坐标的迭代法求解梁的几何非线性问题,说明了各自的特点,澄清了若干基本概念。指出动坐标方法实质上就是Ｕ．Ｌ．法,它适合于分析具有大转动梁的问题,并可方便地推广到大转动的板壳问题。同时指出对于几何非线性问题,可以不必区分Ｃａｕｃｈｙ应力和Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力。     

考虑变形耦合的几何非线性空间梁单元

以\"精确几何模型梁单元\"为代表的很多几何非线性梁单元,在构造过程中分别对描述截面转动的转角和描述截面形心位置的位移进行了独立插值,由此引起了诸如运动学描述冗余和剪切闭锁等困难。其根本原因在于单元形函数没能体现细长梁中的变形耦合关系。本文对这类传统单元进行了改造,通过深入研究单元变形之间的内在联系,提出了一种变形场完全满足Bernoulli梁变形耦合关系的新单元,避免了构造过程中对转动矢量的插值,并通过数值算例检验了单元的有效性。     

细长结构几何非线性分析的子结构方法

将细长结构沿长度方向划分为多个子结构,并在每个子结构上建立一个随结构一起运动的连体基,则结构内任意点的位移可分解为连体基的转动和相对于连体基的小位移。利用细长结构这样的变形特征,本文详细讨论了连体基的转动,给出了与连体基选择方式相协调的节点位移及其虚变分表达式,并将子结构内部位移凝聚到了边界节点上。在此基础上,提出了一种细长结构几何非线性分析的子结构方法,可在不损失计算精度的前提下大幅度降低求解规模,从而提高了计算效率。数值算例验证了所提方法的有效性。     

大转动曲边柱壳非线性3-D动力学建模及分析

对曲边柱壳受轴向非均匀内压作用下的大转动几何非线性3-D动力学行为进行了研究,给出了一套高效三维动力学建模与数值求解方法.基于结构静动态变形关系,采用Lagrange方程推导建立了曲边柱壳多自由度三维动力学方程,通过线性化和降阶处理获得了曲边柱壳3-D动态膨胀数值解,与LS-DYNA有限元方法求解结果一致.计算结果表明:曲边柱壳动态响应行为与内压载荷轴向分布形式关系紧密,可以通过改变内压轴向分布形式来控制结构的动态变形模式;同时发现时间步是影响论文方法计算精度的重要因素.论文研究为后续含曲边柱壳复杂系统动力学响应研究提供了参考.     

关于Euler-Bernoulli 梁几何非线性方程的讨论

采用Lagrange 描述,导出了轴线可伸长Euler-Bernoulli 梁在大变形状态下的轴向应变、弹性线的曲率以及平衡方程的精确表示式. 通过引入轴线伸长率函数,并将变形后轴线的弧长作为基本未知函数之一,不仅精确地计入了轴线伸长,而且还使得问题的求解区间仍然为梁的原长.进一步给出了分别以变形前后的轴线弧长及变形后轴线的纵向坐标为自变量的弹性线的曲率公式, 讨论了在不同假设条件下轴线的应变和弹性线曲率的近似表示.     

非线性粘弹性大挠度梁的动力学模型及其简化

本文建立了描述几何非线性均匀梁动力学行为的偏微分－－积分方程,梁的材料满足Ｌｅａｄｅｍａｎ非线性本构关系,对于两端简支的情形用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法进行了截断简化为常微分－－积分方程,然后引进附加变量的方法进一步简化为常微分方程组。     

平面梁杆结构几何非线性分析的一种简便方法

本文提出了一种新的几何非线性分析方法,适用于结点位移任意大,单元刚体转角任意大、单元局部弯曲比较小的平面梁杆结构。文中的刚度矩阵和附加荷载列阵都是以显式形式给出的,可直接应用。     

空间框架结构几何非线性分析方法的改进研究

以几何精确梁理论为基础,分别采用高阶拉格朗日插值和埃米特插值构造高精度空间梁单元。提出基于单元层次平衡迭代的自由度凝聚方法,以保证单元的通用性。实现了基于载荷控制或柱面弧长控制的结构几何非线性分析算法。算例研究结果表明,提出的改进方法不但提高了计算效率,而且还具有较高的数值稳定性;特别是基于三次埃米特插值构造的单元表现出较好的性态,适用于结构屈曲后分析。     

基面力概念在几何非线性余能有限元中的应用

以基面力为基本未知量描述一个弹性系统的应力状态并表征单元的余能,将大变形的余能分解为变形余能部分和转动余能部分,采用Lagrange乘子法放松单元的平衡方程,利用已有的弹性大变形余能原理建立了一种几何非线性显式有限元模型,编制了相应的几何非线性余能原理有限元程序. 数值算例表明:该方法具有较好的收敛性和计算精度,可进行大载荷步的大位移、大转动计算.