用样条函数法分析旋转组合壳

本文采用不等距三次Ｂ样条函数对旋转壳在整体坐标下的位移进行插值，给出了周向插值所必需满足的周期性条件，采用罚单元法，给出了组合壳体的整体坐标下的协调关系，与惯用方法相比，这种方法简单明了直观性强，易于接受。文末出出了算例。     

Delaunay多边形单元的有理函数插值格式

本文提出了基于Delaunay多边形化的多边形单元有理函数插值格式。给出了Delaunay多边形化的概念和Delaunay多边形单元有理函数插值形函数的计算表达式。与Delaunay三角化网格不同，Delaunay多边形化网格形成对区域的唯一剖分。Delaunay多边形单元有理函数插值是以Delaunay多边形的顶点作为插值点，构造的有理函数形式插值。Delaunay多边形单元有理函数插值克服了有限元方法中难以构造边数大于4单元多项式形式位移插值的困难。有理函数插值形函数在多边形单元的内部是无穷次光滑的，在多边形的边界上是线性的。在三角形单元和矩形单元上，有理函数插值分别等价于有限元的三角形面积坐标插值和四边形双线性插值。给出了Delaunay多边形有理函数插值在圆域温度分布插值近似中的两个算例。     

弹性薄板的广义多维微分求积分析方法

多维微分求积DC(differential cubature)法是近年迅速发展起来的一种处理多维微分方程的高精度数值方法。本文围绕多元函数插值适定性这一基本问题，探讨了实现DC法时插值结点组和插值空间应满足的条件，研究了离散结点组选择及其构造适定试函数的方法。提出了一种沿各坐标方向可以布置不同数量结点的广义交错网格DC方法，并给出了确定相应的插值空间及其选择试函数的具体方案。通过弹性薄板变形分析研究了广义交错网格DC法解决实际结构力学问题的可靠性及其潜力。研究结果表明，广义交错网格DC法较传统的交错网格DC格式具有更强的适用性和灵活性，采用数量少得多的离散结点即可达到传统交错网格DC法相同的数值精度，表现出精度高和计算工作量小的优点。     

柔性梁大变形计算的一种新方法

研究了柔性梁大变形问题。常规Lagrangian有限元格式在处理大变形问题时,由于其单元插值函数不满足位移场的协调性要求,从而需要划分较多的单元,才能得到较好的结果。本文首先推导了Lagrangian坐标描述下的位移场变量满足的协调关系式,利用此关系式给出了位移场协调的非线性单元插值函数。基于虚功原理导出了梁大变形问题的非线性控制方程,数值计算结果证明了本文方法的正确性和有效性。     

基于位移插值的Voronoi单元有限元方法

Voronoi单元有限元法是模拟颗粒增强复合材料非常先进有效的数值方法之一.为了克服它在构造插值函数时的困难,本文通过有限覆盖技术,对Voronoi单元进行了改进,提出了基于位移插值的Voronoi单元有限元方法,该方法的优点是只要知道夹杂中心点位置和Voronoi单元节点坐标,经过三次数学覆盖,即可形成Voronoi单元的位移插值函数.该方法形函数构造简单,容易实施.最后给出了数值模拟算例,并与现有的方法进行了比较.     

基于优化模型的结构声学耦合界面载荷传递算法

针对结构声学耦合系统的界面载荷传递问题,提出了一种基于约束最优化模型的局部参数插值算法。耦合界面处结构和流体单元表面坐标通过各自的形状函数进行插值,把界面载荷在互不匹配的网格节点间的传递问题转化为一个点到用自然坐标表示的有限边界曲面的最小距离问题,以便利用成熟稳定的优化算法对其进行高效求解。与已有方法相比,该算法在耦合界面单元为曲面的情况下仍能保持较高的计算精度。本文给出的数值算例验证了本算法的有效性和可靠性。     

Gurtin变分原理及其应用的时间有限元法

动力学Ｇｕｒｔｉｎ变分原理完整地表征了动力学的全部特征。由于在Ｇｕｒｔｉｎ变分原理的泛函中含有双重卷积，给时间域的离散带来很大困难。本文通过在Ｌａｐｌａｃｅ空间构造泛函，获得了几个具有单重卷积的Ｇｕｒｔｉｎ原理。由于卷积降阶，所给出的泛函更加便于应用。本文还通过在时间域采用适当的插值多项式逼近广义节点坐标，进一步讨论了时间有限元法实施的基本原理和步骤。     

平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法

本文根据ＵＴＬ坐标列式，采用混合样条插值函数，基于虚功原理导出了平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法。本文方法可以考虑杆件中初始挠度和初始应力的影响，可以计入材料的弹塑性加载卸载效应。算例表明，本文计算结果具有较高的精度。     

曲边等参单元的数值积分和插值矩阵

目前,除四边形和六面体等参单元外,三角形、三棱柱和四面体等其它等参单元,由于形状函数采用了不适当的局部坐标,因而未能为这些单元提出明确的母单元,进而相应的数值积分和插值矩阵也很难做出。本文补充了这方面的工作。在这些单元中,采用了合适的局部坐标,提出了明确的母单元及其形状函数,从而为各种曲边等单元的数值积分和插值矩阵提供了统一的处理方法。简化了计算方法,提高了计算精度,并为单元信息的自动形成提供了有利的基础。     

杆系结构的几何非线性分析：Ⅱ.三维问题

以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位分别插值的方法，导出了空间Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁大位移、大转动问题内分力分析的ＵＬ法（ＵｐｄａｔｄｅＬａｇｒａｎｇｉａｎＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）。本文考虑了轴向，剪切、弯曲和扭转效应，提出了新的几何刚度矩阵，并建立了描述大转动规律的坐标转换矩阵。算例表明，依本方方法编制的程序具有分析结果强几何非线性行为的能力；在满足本文假定的条件下，可以描述任意大     

基于渐近传递函数解的截锥壳单元

普通截锥壳单元是分析旋转壳结构的常用单元,但应力计算的精度较差;而渐近传递函数解在圆锥壳的应力分析方面具有很高的计算精度。本文针对一般截锥壳单元应力计算精度不高的缺点,将传递函数法与有限元法进行结合,以圆锥壳的渐近传递函数解为插值函数,直接构造了一种高精度的截锥壳单元,该单元位移插值模式满足相容性和完备性要求,并具有力学概念清楚、计算精度高等特点。数值算例表明,采用该单元进行圆锥壳的内力和自由振动     

球壳轴对称弯曲问题共轭二阶挠度微分方程

提出球壳轴对称弯曲问题共轭二阶挠度微分方程并给出了初等函数解. 球壳微分方程是薄壳理论三大壳之一旋转壳的典型方程. 共轭二阶挠度微分方程是球 壳中微分方程形式最简单的, 是人们最喜爱的挠度微分方程. 挠度微分方程满足边 界条件非常简单, 使球壳的计算得到很大的简化.     

旋转壳的数值传递函数方法

应用数值传递函数方法建立一种用于分析旋转壳静力、动力响应的截锥壳单元,在本方法中,单元的位移在环向展开为Fourier级数的形式,应用薄壳理论可以得到解耦的微分方程,通过Laplace变换可以将方程转化为频域内的常微分方程,将其表示为状态空间形式后,可以应用数值传递函数方法求解,对复杂的系统可以应用与有限元类似的方法,划分多个单元组合求解,文中给出了几种旋转壳的动力、静力问题的数值算例,并与其它方法进行了比较,表明本文方法具有精度高,计算方便等特点。     

车桥耦合振动分析的两种常用插值方法比较

利用模态综合法分析车辆与桥梁之间的相互作用时,合理地构造桥梁的插值振型函数可以大幅提高计算精度.其中,分段三次Hermite插值函数和三次样条插值函数较为常用.为研究二者的异同,以简支梁桥为例分别采用这两种插值函数构造结构梁单元模型的一维插值振型函数和板单元模型的二维插值振型函数.基于以上两类插值振型函数,分析单自由度簧上质量匀速过桥时,桥梁的跨中位移、跨中梁底正应力和轮-桥接触力时程响应.结果表明:无论是一维问题还是二维问题,由三次样条插值法构造的插值振型函数与结构的实际振型较为吻合,计算结果具有较高的收敛性和精度.而要达到相同的精度,分段三次Hermite插值法则须加密单元网格,但其误差仅存在于独立网格内,不会累积放大.     

碟形薄壳的塑性屈曲

本文采用非线性前屈曲一致理论分析均布外压下碟形薄壳的塑性屈曲问题，建立了这类壳体的能量表达式和屈曲方程，给出了简明的计算格式。数值分析结果表明，所导出的算法具有较好的精度，计算过程也简单方便。     

Non-linear thermal stability of bimetallic shallow shells of revolution

In this paper, a theory for non-linear thermal stability of open bimetallic shallow shells of revolution under a uniform temperature field is developed. To apply the theory to the particular case of some elastic elements in precision instruments, this paper discusses two important kinds of shells, the bimetallic shallow spherical shell with a circular hole at the center and the bimetallic truncated shallow conical shell. The more accurate solutions are obtained by the modified iteration method. All results are expressed in curves which may be applied directly to the design of the elastic elements.     

Equation in complex variable of axisymmetrical deformation problems for a general shell of revolution

In this paper, the equation of axisymmetrical deformation problems for a general shell of revolution is derived in one complex variable under the usual Love-Kirchhoff assumption. In the case of circular ring shells, this equation may be simplified into the equation given by F.Tölke(1938)^[3], R.A.Clark(1950)^[4]and V.V.Novozhilov(1951)^[5]. When the horizontal radius of the shell of revolution is much larger than the average radius of curvature of meridian curve, this equation in complex variable may be simplified into the equation for slander ring shells. If the ring shell is circular in shape, then this equation can be reduced into the equation in complex variable for slander circular ring shells given by this author (1979)^[6]. If the form of elliptic cross-section is near a circle, then the equation of slander ring shell with near-circle ellipitic cross-section may be reduced to the complex variable equation similar in form for circular slander ring shells.     

A new kind of mixed elements for shells of revolution subjected to arbitrary loads

In this paper a generalized variational principle with two-field variables is derived from the Reissner principle of elasticity in the curvilinear coordinates of a revolution shell, based on which, a new kind of mixed elements with independent transverse rotations is formulated for revolution shells subjected to harmonic external loads. The resultant-stress interpolations are carefully selected so that the shear part of the element stiffness contains the Kirchhoff hypothesis for thin shells and element stiffness matrices have correct ranks. The elements are free from shear locking and spurious kinematic modes. Numerical examples show that the new elements have good generality and high accuracy for thin and moderately-thick revolution shells.     

Stability of nonlinear local axisymmetrical strains of shells of revolution

A brief review of the results of investigation of the stability of the axisymmetrical strains of elastic shells of revolution is contained in [1, 2]. In [3] the problem was formulated and solved for a round shell, uniformly loaded along its hinged edge by a radial compressive force. Below, this problem is formulated for an arbitrary shell of revolution with a uniformly compressed hinged edge. Results of its solution are given for conical and spherical shells.