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相似文献
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1.
新的正交关系被推广到正交各向异性三维弹性力学· 将弹性力学新正交关系中构造对偶向量的思路推广到正交各向异性问题· 将弹性力学求解辛体系的对偶向量重新排序后,提出了一种新的对偶向量· 由混合变量求解法直接得到对偶微分方程· 所导出的对偶微分矩阵具有主对角子矩阵为零矩阵的特点· 由于对偶微分矩阵的这一特点,对于正交各向异性三维弹性力学发现了2个独立的、对称的正交关系· 采用分离变量法求解对偶微分方程· 从正交各向异性弹性力学求解体系的积分形式出发,利用一些恒等式证明了新的正交关系· 新的正交关系不但包含原有的辛正交关系,而且比原有的关系简洁· 新正交关系的物理意义是对偶方程的解关于z坐标的对称性的体现· 辛正交关系是一个广义关系,但辛正交关系可以在一定的条件下以狭义的强形式出现· 新的研究成果将为研究正交各向异性三维弹性力学的解析解和有限元解提供新的有效工具·  相似文献   

2.
结合对偶变量理论,为压电热弹性体混合层合板问题推导了齐次的控制方程和Hamilton等参元列式.首先根据广义的Hamilton变分原理推导了压电热弹性体非齐次的Hamilton正则方程.然后进一步考虑了热平衡方程与导热方程中变量的对偶关系,通过增加正则方程的维数,成功地将非齐次的正则方程转化为能独立求解压电热弹性体耦合问题的齐次控制方程.为了推导四节点Hamilton等参元列式的方便,可将温度梯度关系类比成本构关系并构建新的变分原理.齐次方程大大简化了人们在分析压电热弹性体耦合问题时,通常要求解非齐次方程和关于平衡方程和导热方程的二阶微分方程的繁琐方法,同时也减少了数值计算工作量.  相似文献   

3.
采用解析的方法研究了饱和地基上受一简谐竖向荷载作用下弹性基础的动力响应.在分析中,首先利用积分变换技术获得了饱和介质基本控制方程的变换解,然后基于基础-半空间完全放松接触、半空间表面完全透水或不透水的假设,建立了该动力混合边值问题的对偶积分方程,并把该对偶积分方程进一步化为易于数值求解的第二类Fredholm积分方程.文末数值算例给出了动力柔度系数、位移和孔隙水压力随振动频域和土-基础体系物理力学参数特性的变化曲线.结果表明:饱和地基上弹性基础的动力响应完全不同于饱和地基上刚性圆板的动力响应.所用方法可用于研究波的传播、土-结构动力相互作用等许多问题.  相似文献   

4.
平面电磁弹性固体的辛对偶体系   总被引:1,自引:1,他引:0  
从电磁弹性固体广义变分原理出发,将平面电磁弹性固体问题导入Hamilton体系.于是在由原变量——位移、电势和磁势以及它们的对偶变量——纵向应力、电位移和磁感应强度组成的辛几何空间,形成有效的分离变量及辛本征函数向量展开解法.求解出辛本征问题中特殊的零本征值所有本征解及其Jordan型本征解,并给出其具体的物理意义.最后求出在矩形域的两侧作用均布载荷、常电位移和常磁感应强度时的非齐次特解.  相似文献   

5.
在原变量——位移和其对偶变量——应力组成的辛几何空间,建立了Pipes-Pagano模型的复合材料层合板问题的辛对偶求解体系.与传统的单类变量不同,辛对偶变量有利于同时描述层间位移连续性条件和应力平衡条件.进入辛对偶体系以后,就可以应用辛对偶体系的统一解析求解方法,如分离变量和辛本征展开的方法对层合板问题进行解析分析和求解.对层合板自由边缘效应的分析求解,验证了辛对偶体系的方法对层合板问题的分析求解是十分有效的.  相似文献   

6.
该文讨论了对边简支十次对称二维准晶中厚板弹性问题的辛方法.将十次对称二维准晶弹性理论基本方程转化为Hamilton对偶方程,采用分离变量方法,获得了相应Hamilton算子矩阵的辛特征值及辛特征函数系.证明了Hamilton算子矩阵的辛特征函数系在Cauchy主值意义下的完备性,在此基础上,基于Hamilton系统的辛特征函数展开,给出了十次对称二维准晶板弯曲问题的解析表达式.  相似文献   

7.
非线性耦合热弹性动力学的非传统Hamilton型变分原理   总被引:12,自引:0,他引:12       下载免费PDF全文
根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想, 通过作者早已提出的一条简单而统一的新途径, 系统地建立了几何非线性耦合热弹性动力学的各类非传统Hamilton型变分原理. 这种新的非传统Hamilton型变分原理能反映这种动力学初值-边值问题的全部特征. 文中给出一个重要的积分关系式,可以认为,在力学上它是几何非线性耦合热动力学的广义虚功原理的表式. 从该式出发, 不仅能得到几何非线性耦合热动力学的虚功原理, 而且通过所给出的一系列广义Legendre变换, 还能系统地成对导出8类变量、6类变量、4类变量和2类变量非传统Hamilton型变分原理的互补泛函. 同时, 通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系.  相似文献   

8.
在辛力学与非局部Timoshenko(铁木辛柯)梁理论的基础上,针对黏弹性介质中的双功能梯度纳米梁系统的自由振动问题,提出了一种全新的解析求解方法.在Hamilton(哈密顿)体系下,位移与广义剪力、转角与广义弯矩互为对偶变量.以对偶变量为基本未知量,Lagrange(拉格朗日)体系下的高阶偏微分控制方程简化为一系列常微分方程.该纳米梁系统的振动问题归结为辛空间下的本征问题,解析频率方程和振动模态可以通过辛本征解和边界条件直接获得.数值结果验证了该方法的正确性与有效性,并针对纳米梁系统的小尺度效应、纳米梁间的相互作用以及黏弹性地基的影响进行了系统的参数分析.  相似文献   

9.
针对有限元分析中对应力或内力有指定条件的问题,引入非弹性应变作为实现指定应力条件的附加未知量,在小变形条件下描述了指定应力条件应当满足的弹性力学控制方程;以位移和未知非弹性应变作为独立变量建立了具有指定应力条件问题的势能变分原理和虚功方程;以位移、弹性应变、未知非弹性应变和应力为独立变量,建立了一个含四类变量的广义变分原理.在基于变分原理得到的桁架单元和梁单元平衡方程中,指定轴力和需要的调整量以对偶形式出现,可实现调整量已知情况下的常规受力分析,又可在轴力指定条件下获得需要的调整量;同时考虑了材料刚度和内力对结构的影响,改进了目前预应力筋模拟的等效荷载法和实体力筋法,还可用于拉索结构的索力优化和调整算法.通过拉索结构位移优化和索力调整的数值算例,验证了该文理论与算法的可行性及精度.  相似文献   

10.
弹性接触问题的对偶混合有限元分析   总被引:6,自引:0,他引:6  
王烈衡  王光辉 《计算数学》1999,21(4):483-494
1.引言用混合有限元方法求解弹性力学问题,其优点在于可同时求解位移和应力.力学问题的混合变分形式是混合有限元方法的基础.对于弹性接触问题,文献[6]给出了一种混合变分形式,以及相应的混合有限元分析(也可见[10]).其混合变分形式是直接从位移交分方程和Hook方程导出的,获得了应力a在L2(Ω)而位移、在H1(Ω)的一个闭凸子集上求解的混合变分问题.本文在[9]中提出的混合变分形式的基础上,再引入另一个Laprange乘子,获得了三重组混合变分形式.它能同时求解物体内点的应力,位移和接触边界上的…  相似文献   

11.
弹性平面扇形域问题及哈密顿体系   总被引:12,自引:4,他引:8  
钟万勰 《应用数学和力学》1994,15(12):1057-1066
通过变量代换及变分原理,将平面弹性扇形域的方程导向哈密顿体系,从而可用分离变量法、本征函数展开等方法求解扇形域的分析单元,这样便可以与有限元的程序系统相结合。显示了哈密顿体系、辛数学的应用潜力。  相似文献   

12.
Based on the primal mixed variational formulation, a stabilized nonconforming mixed finite element method is proposed for the linear elasticity on rectangular and cubic meshes. Two kinds of penalty terms are introduced in the stabilized mixed formulation, which are the jump penalty term for the displacement and the divergence penalty term for the stress. We use the classical nonconforming rectangular and cubic elements for the displacement and the discontinuous piecewise polynomial space for the stress, where the discrete space for stress are carefully chosen to guarantee the well-posedness of discrete formulation. The stabilized mixed method is locking-free. The optimal convergence order is derived in the $L^2$-norm for stress and in the broken $H^1$-norm and $L^2$-norm for displacement. A numerical test is carried out to verify the optimal convergence of the stabilized method.  相似文献   

13.
本文基于势能~杂交/混合有限元格式,导出了具有分离转动变量的4节点四边形Reissner-Mindlin板元MP4、MP4a和圆柱壳元MCS4.所有这些单元都显示了良好的收敛性;不含有多余机动模式;当趋于薄板/壳极限时,不存在“自锁”现象.本文还指明了在C~0和C~1连续的单元列式中使用的修正泛函,存在相互联系.本文的方法可导出Prathap的一致场列式,也可导出RIT/SRIT的位移协调模型.  相似文献   

14.
In this paper, the p-version hybrid/mixed finite element formulation using the Hu–Washizu principle is presented. The shape functions are assumed to be hierarchical for the displacement variables. The stresses and the strains are interpolated using Legendre polynomials so that the computation of the stiffness matrix will be simplified. For 2-D problems, the higher-order hierarchical shape functions start following the 8-node, quadrilateral shape functions. The geometry mapping of each element is also performed using an 8-node parametric mapping. Numerical examples for a plate with a circular hole and circular inclusion are included.  相似文献   

15.
Hamilton系统的连续有限元法   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用常微分方程的连续有限元法,对非线性Hamilton系统证明了连续一次、二次有限元法分别是2阶和3阶的拟辛格式,且保持能量守恒;连续有限元法是辛算法对线性Hamilton系统,且保持能量守恒.在数值计算上探讨了辛性质和能量守恒性,与已有的辛算法进行对比,结果与理论相吻合.  相似文献   

16.
混凝土断裂力学虚拟裂缝模型的半解析有限元法   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用平向扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,以解析的方法推导出基于混凝土断裂力学中虚拟裂缝模型的平面裂纹解析元列式.将该解析元与有限元相结合,构成半解析的有限元法,可求解任意几何形状和荷载混凝土平面裂纹的虚拟裂缝模型计算问题.数值计算结果表明方法对该类问题的求解是十分有效的,并有较高的精度.  相似文献   

17.
伪双曲方程的新混合有限元方法   总被引:2,自引:1,他引:1  
构造分析一类二阶伪双曲方程的H1-Galerkin扩展混合有限元方法,该方法采用了扩展混合有限元方法和H1-Galerkin混合有限元方法相结合的技巧.新的格式同时保持了扩展混合有限元方法和H1-Galerkin混合有限元方法的优点.该混合格式与标准的混合格式相比能同时逼近三个变量:未知函数、梯度和流量(系数乘以梯度),并且不必满足LBB相容性条件.  相似文献   

18.
A family of mixed finite elements for the elasticity problem   总被引:8,自引:0,他引:8  
Summary A new mixed finite element formulation for the equations of linear elasticity is considered. In the formulation the variables approximated are the displacement, the unsymmetric stress tensor and the rotation. The rotation act as a Lagrange multiplier introduced in order to enforce the symmetry of the stress tensor. Based on this formulation a new family of both two-and three-dimensional mixed methods is defined. Optimal error estimates, which are valid uniformly with respect to the Poisson ratio, are derived. Finally, a new postprocessing scheme for improving the displacement is introduced and analyzed.  相似文献   

19.
根据压电材料修正后的Hellinger-Reissner(H-R)变分原理,建立了各向异性压电材料4节点Hamilton等参元的一般形式.为智能叠层板自由振动问题和带有压电块的叠层悬臂梁的瞬态响应等问题提出了一种新的半解析法.数学模型的基本步骤:将压电层和主体层看成独立的三维体,在平面内离散各层,分别建立各层的方程;根据主体层和压电层在连接界面上广义应力和广义位移的连续条件,联立主体层和压电层的方程得到全结构的控制方程.等参元不限制智能板侧面的几何边界形状、板的厚度和层数,有广泛的应用领域.  相似文献   

20.
1引 言 对于各向同性,均匀介质的平面线弹性问题,当Lamé常数λ→∞(泊松率v→0.5)时,即对于几乎不可压介质,通常的协调有限元格式的解往往不再收敛到原问题的解,或者达不到最优收敛阶,这就是所谓的闭锁现象(见[3],[7],[8]及[10]).究其原因,在通常的有限元分析中,其误差估计的系数与λ有关,当λ→∞时,该系数将趋于无穷大.因此为克服闭锁现象就需要构造特殊的有限元格式,使得当λ→∞时,有限元逼近解仍然收敛到原问题的解.  相似文献   

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