一种新的弹塑性杂交应力元法

本文基于一个改进的弹塑性的Hellinger/Reis■ner 混合变分原理构造了一种用于解弹塑性问题的四节点等参杂交应力元.新的模型中,在单元内增加了等效应力增量、塑性等效应变增量及不协调位移变量,从而使单元内的屈服准则及流动法则平均得到满足,不协调位移改进了单元应力精度.计算表明,新的模型可以提高弹塑性杂交法的精度和计算效率.     

弹性力学的杂交自然单元法

为了解决自然单元法无法直接求解节点应力以及应力解精度不高的问题, 将应力杂交的思想引入自然单元法中, 与弹性问题的Hellinger-Reissner变分原理结合, 提出了弹性问题的杂交自然单元法. 算例表明: 杂交自然单元法的计算结果与解析解吻合, 证明该方法是可行的; 在求解应力方面, 杂交自然单元法比自然单元法有着更高的计算精度, 而且可以直接求解出节点的应力.     

QUADRILATERAL 4-NODE QUASI-CONFORMING PLANE ELEMENT WITH INTERNAL PARAMETERS

在拟协调框架之下,利用新的内参形函数构造了一个四边形四节点拟协调平面单元. 新的内参位移函数也可以添加到等参单元Q4 中来构造新的内参型等参单元. 新构造的拟协调单元QC6N 具有显式刚度矩阵,因而效率更高. 数值例子表明相比于四节点等参单元,新构造的单元可以提高计算精度和抗网格畸变的能力.     

内参型四边形四节点拟协调平面单元

在拟协调框架之下,利用新的内参形函数构造了一个四边形四节点拟协调平面单元. 新的内参位移函数也可以添加到等参单元Q4 中来构造新的内参型等参单元. 新构造的拟协调单元QC6N 具有显式刚度矩阵,因而效率更高. 数值例子表明相比于四节点等参单元,新构造的单元可以提高计算精度和抗网格畸变的能力.      

基于光滑位移场的应力恢复方法

为了提高位移元的应力精度,提出了一种应力求解的新方法.首先在一取定的单元小片内对基本解进行多项式拟合光滑处理,使得基本解在单元交界处获得更高的光滑性,进而通过微分运算获得节点的应力值;最后按此方法遍历所有的节点得到全求解域应力场.数值算例表明该方法是可行的,并且计算结果的精度较高.该方法计算量小,普适性强,具有较强的理论意义与工程应用价值.     

一个基于膜板比拟理论的四节点二十四自由度的平板壳单元

应用膜板比拟关系 ,可以避开 c1 连续性的困难 ,为板单元的构造提供了一种新的途径 ,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文构造了一个四节点二十四自由度的平板壳单元 ,该单元由平面四节点理性元 RQ4(膜部分 )和由膜板比拟理论构造的一个四节点十二自由度的板单元 (弯曲部分 )构成。该单元构造简单 ,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。     

基于平面偶应力-Reissner/Mindlin板比拟的偶应力有限元

偶应力理论的有限元列式面临本质性的C1连续性困难. 平面偶应力理论和Reissner/Mindlin板弯曲理论之间的比拟关系表明这两个理论系统的有 限元的同一性，而R/M板有限元并不存在C1连续性困难. 因此，研究将R/M板单元转化为具有一般位移自由度的平面偶应力单元的一般方法. 根据这一方法，将典型的8节点Serendipity型R/M板单元Q8S转化为一个4节点12 自由度的四边形平面偶应力单元，数值结果表明该单元具有良好的精度和收敛性     

薄膜横向振动的有限元分析

构造了一种3节点三角形膜单元,以适用于平面薄膜横向振动的有限元分析.在给出单元形函数的基础上,根据最小势能原理建立了薄膜自由振动方程,并推导了单元刚度矩阵和单元质量矩阵.研究结果表明,单元刚度矩阵和单元质量矩阵形式简单,且自由度少;通过两个典型算例,证明3节点三角形膜单元的计算结果非常接近理论解,同时可以达到很高的精度...     

杂交/混合有限元增量大位移分析

从增量Hellinger-Reissner原理出发推导出非线性杂交/混合单元。该单元是具有上下面的三维单元,可有18节点,16节点或8节点;该单元可用于结构的板与壳的弯曲分析。相应的应力参数可由卞学鐄-陈大鹏给出的方法得到。最后,介绍一些例题以证明单元的精度和有效性。     

广义平面矩形与空间矩形块体单元

建立一类新的平面矩形与空间矩形块体单元,形函数构造考虑了单元内部不同方向位移间的耦合效应,通过对形函数引入耦合附加项,从而较真实地描述了单元内部场和节点值之间的函数关系.数值试验表明新的类型单元实施方便,较传统类型单元有更高的精度.     

一个新的八节点非协调曲边四边形平面单元

本文在文[1]和文[2]的基础上,提出构造非协调有限元的新方法。该方法不用一般的变分原理,可适用任意变系数正定和非正定偏微分方程。利用这一方法得到一个新的八节点四边形平面应力单元。与一般有限元相比,位移和应力可提高一阶收敛精度。形成单刚矩阵时,不需要进行数值积分。单元之间的协调条件容易满足,文中给出收敛性证明。文末给出数值算例,表明利用本文的方法,应力和位移均可获得满意的数值精度。     

Solutions of the integral equations for shearing stresses in two-material curved beams

In the same way as shearing stresses for curved beams made of one material, the problem of evaluating the shearing stresses of composite curved beams is also reduced to one of solving the integral equations. Solving directly two integral equations can derive the formulae of shearing stresses, which satisfy not only the equilibrium equations but also the static boundary conditions on the boundary surfaces of the beams. The present analysis will be used to investigate the shearing stresses of a cantilevered curved beam made of two materials, which is loaded by a concentrated force at its free end. The comparison between the numerical results of shearing stresses obtained using the equations developed in this paper and a three-dimensional finite element analysis shows excellent agreement.     

Incompatible curved quadrilateral plate bending element with 12-degrees of freedom

This paper presents a new curved quadrilateral plate element with12-degree freedom by the exact element method.The method can be used to arbitrary non-positive and positive definite partial differential equations without variation principle.Using this method,the compatibility conditions between element can be treated very easily,if displacements and stress resultants are continuous at nodes between elements.The displacements and stress resultants obtained by the present method can converge to exact solution and have the second order convergence speed.Numerical examples are given at the end of this paper,which show the excellent precision and efficiency of the new element.     

二维高亚音速Laval喷管流场的有限元计算

本文使用了八节点曲四边形等参元，通过变分有限元法，对二维高亚音速Ｌａｖａｌ喷管位势流场进行了计算，结果是满意的，并和一维结果进行了对比。文中还使用了有限元法特有的局部线化理论，取单元中心点密度去处理迭代过程中单元系数阵的计算，其结果与通常的有限元法计算相一致，但计算时间却大大减少了。     

考虑离心体力的直线单元的解析法

对于体积力问题，可将体积力的域内积分转换为边界上的积分运算[1]，这将减少域内划分单元，使边界元法处理体积力时更简秉方便，本文在文[1]和[2]的基础上，提出用单元的解析积分取代数值积分，计算离心体力问题，推导了相应的直线单元即常单元和线性单元的解析式，算例表明，本文方法数值精度高，尤其在造近边界的内点时，效果迹较好。     

AN EXACT ELEMENT METHOD FOR THE BENDING OF NONHOMOGENEOUS REISSNER’S PLATE

In this paper,based on the step reduction method and exact analytic method,a new method,the exact element method for constructing finite element,is presented.Since the new method doesn’t need variational principle,it can be applied to solve non-positive and positive definite partial differential equations with arbitrary variable coefficients.By this method,a triangle noncompatible element with15 degrees of freedom is derived to solve the bending of nonhomogenous Reissner’s plate.Because the displacement parameters at the nodal point only contain deflection and rotation angle.it is convenient to deal with arbitrary boundary conditions.In this paper,the convergence of displacement and stress resultants is proved.The element obtained by the present method can be used for thin and thick plates as well,Four numerical examples are given at the end of this paper,which indicates that we can obtain satisfactory results and have higher numerical precision.     

张拉结构非线性分析两节点曲线单元有限元法

提出适合张拉结构几何非线性分析的两节点曲线单元有限元方法．假定索元的初始形状呈二次抛物线,根据单索的平衡条件、几何和物理关系建立了索元的位移函数;由拉格朗日应变的定义建立了可以考虑任意次高阶位移影响的索元轴向应变的精确表达式,并基于拉格明日描述方法和虚功原理得到了索元的非线性平衡方程与切线刚度矩阵．采用荷载增量法与Newton－Raphson法相结合的混合法进行了实例计算,结果表明：本文方法的精度明显优于两节点直线索单元,适合于大跨度索阿、索穹顶等张拉结构的几何非线性分析．     

The curved beam element and its convergence rate

The quasi-conforming element of the curved beam and shallow curved beam is given in this paper. Numerical examples illustrate that the quasi-conforming elements of the curved beam and shallow curved beam which is used to approximate the curved beam have better accuracy than the straight beam element. The curved beam element constructed by displacement method can not satisfy rigid body motion condition and the very fine grids have to be used in order to satisfy rigid body motion condition approximately.In this paper it is proved that the straight beam element and the quasi-conforming element of the curved beam and shallow curved beam, when element size is reduced infinitely, have convergence rate with the same order O(l²) and when regular elements are used l is the element length.The Project Supported by National Natural Science Foundation of China.     

弱连续条件下的九参三角形板元

首先对薄板弯曲平衡方程的弱形式进行了推导,导出保证单元收敛的弱协调条件,即三角形顶点函数值连续和三边的法向导数积分连续这两个条件;对比拟协调元、广义协调元和双参数法中所使用的3个积分连续条件,本条件更弱;再对这3个积分协调条件的构成方法进行了总结和分析,现有采用积分连续条件构造的有限元大都采用了这些构成方法.采用弱协调条件构造有限元,比原来的构造范围更广,井以此构造出几种单元作为算例.采用这种构成法还可构造多种单元,它们都具有采用最小势能原理法构成有限元的简便的优点,并在任意网格下收敛到真解.     

一种提高四边形四节点平面壳单元计算精度的新方法

平面壳单元是由平面应力单元和平板弯曲单元叠加组合而成,具有简单的理论表达,但是它在计算曲面壳体结构时误差较大。为了进一步提高平面壳单元的计算精度,本文提出了一种计算平面壳单元刚度矩阵的新方法。通过该方法在高斯积分点建立多个单元局部坐标系,并保证每个局部坐标系都位于单元在高斯点处的切平面上,从而可以有效适应曲面壳体形状,达到进一步提高平面壳单元计算精度的目的。为了在这种新坐标系下计算单元刚度矩阵,给出了求解形函数对局部坐标的导数、局部到自然坐标系积分转换的雅可比、以及局部到整体坐标系的转换矩阵的新型计算方法。通过将这些新坐标系以及新计算方法运用到平面壳单元DKQ24中,可以有效提高平面壳单元尤其是在计算曲面壳体时的精度。计算结果表明,本文方法和平面壳单元相结合,不仅具有平面壳单元简单的理论表达式,还能得到满意的精度。另外,本文方法还可以应用到其他类型的平面壳单元,为提高其他类型平面壳单元的计算精度提供了一种新的途径和思路,具有广阔的应用前景。