微分求积方法对于桩基大变形分析的应用

本文基于大变形的理论,采用弧坐标首先建立了具有初始位移的桩基的非线性数学模型,一组强非线性的微分-积分方程,其中,地基的抗力采用了Winkeler模型;其次,引入变数变换将微分-积分方程转化为一组非线性微分方程,并用微分求积方法离散了方程组,得到一组离散化的非线性代数方程;最后用Newton-Raphson迭代方法对离散化方程进行了求解,得到了桩基变形前后的构形、弯矩和剪力.计算中选取了两种不同类型的初始位移,并考察了它们对桩基大变形力学行为的影响.     

求解具有弹性接头桩基动力学大变形的微分—代数方法

本文采用弧坐标首先建立了求解具有弹性接头的桩基大变形分析的非线性动力学微分方程,其中, 广义Winkler模型用来模拟土对桩基的抗力.其次,在空间域内应用微分求积单元法来离散非线性微分方程组,并给出了处理弹性接头处连接条件的微分求积单元公式,得到了时间域内的一组微分-代数方程,采用二阶向后差分来代替二阶时间导数离散微分-代数方程组,得到一组离散化的非线性代数方程,应用Newton-Raphson方法求解了该非线性代数方程组.最后给出了数值算例,得到了桩基在顶部处受到组合动载荷作用时的响应,考察了弹性接头的刚度、位置对桩基动力学行为的影响.     

黏弹性板的大挠度蠕变屈曲

研究了具有初始小挠度受轴向压载黏弹性板的蠕变屈曲问题，在建立控制方程时，利用了von Karman非线性应变-位移关系，并考虑了初始挠度，用标准线性固体模型描述材料的黏弹性特性，在求解非线性积分方程时，利用梯形公式计算记忆积分式，将非线性积分方程化为非线性代数方程进行数值求解，得到了结构的蠕变变形过程，又将问题退化到小挠度情况进行研究，得到了挠度随时间扩展的解析解，分析了瞬时失稳临界载荷、持久临界载荷的物理意义，讨论了考虑几何非线性对黏弹性板蠕变屈曲的影响。     

有初始几何缺陷的壳体弹塑性大变形分析

在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、小应变分析的弹塑性内时本构方程。并导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程。文中给出的算例表明本方法是可行有效的。     

基础-饱和土地基耦合系统分析的微分求积单元法

研究了基础-饱和土地基耦合系统的动力学特性.首先根据多孔介质理论,在小变形的假设下,分别建立了耦合系统中不可压流体饱和土地基和弹性基础的运动微分方程以及相应的边界条件,连接条件和初始条件;然后在空间域采用微分求积单元法对基础-饱和土地基的控制方程进行离散,并提供了正确处理耦合系统界面之间连接条件和间断性条件的方法,从而得到时间域内的一组代数-微分方程;接着运用隐式二阶向后差分格式处理了代数-微分方程组;最后利用牛顿迭代法数值求解了该方程组,得到了耦合系统的数值解,考察了所布节点数和参数对数值结果的影响.     

平面弹性问题的位移-应力混合重心插值配点法

提出数值分析平面弹性问题的位移-应力混合重心插值配点法。将弹性力学控制方程表达为位移和应力的耦合偏微分方程组,采用重心插值近似未知量,利用重心插值微分矩阵得到平面问题控制方程的矩阵形式离散表达式。使用重心插值离散位移和应力边界条件,采用附加法施加边界条件,得到求解平面弹性问题的过约束线性代数方程组,应用最小二乘法求解过约束方程组,得到平面弹性问题位移和应力数值解。数值算例结果表明,重心Lagrange插值方法的计算精度可达到10~(-10)量级。位移-应力混合重心插值配点法的计算公式简单、程序实施方便,是一种高精度的无网格数值分析方法。     

考虑弯扭形变的薄壁箱形梁的非线性后屈曲

在大位移和扭转的前提下,通过一中等弯曲扭转的位移场描述了薄壁箱形梁在偏心载荷作用下的静稳定性问题.该非线性公式可用于分析简支薄壁箱形梁在不同载荷作用下的屈曲和后屈曲行为.采用伽辽金方法将非线性微分系统离散,并通过牛顿-拉普森增量迭代法求解得代数方程组.数值计算结果表明,当前屈曲位移不可忽略时,经典的横向屈曲预测是保守的...     

非线性转子系统周期响应的分析

基于时域的时间有限元法,将描述转子系统动力学特征的非线性微分方程组离散成一组非线性代数方程,然后应用吴消去法的特征列思维对所得到的非线性代数方程组进行降维求解,进而得到待求节点位移响应的解形式,并据此对一具有非线性支撑的柔性Jeffcott转子模型响应的性质进行了分析。     

有初始几何缺陷的壳体弹塑性大变形分析

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、大转动、小应变分析的弹塑性内时本构方程，进一步推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程，可用于分析缺陷对结构非线性弹塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析．     

具有初始构型的MEMS驱动器的跳跃和吸合现象研究

在曲梁变形后以弧长为参数的自然坐标系中,利用曲梁大变形分析理论,建立了具有任意初始构型的微电驱动器大变形电动力学分析的数学模型,并采用微分求积法(DQM)进行空间离散,得到了一组具有强非线性的微分-代数系统方程,运用Petzold-Gear BDF方法进行时间域内的求解。研究了MEMS驱动器在电场力作用下的瞬态动力学特性,包括跳跃(snap-through)和吸合(pull-in)现象,并与已有实验结果进行了比较。