两个薄板弯曲广义协调三角形元

本文根据修正势能原理,应用结点挠度的协调条件以及各边平均挠度和平均法向转角的广义协调条件导出两个九自由度三角形薄板位移型单元LZ1和LZ2.这两个广义协调元是低阶次高精度单元,能够通过分片检验。从精度、简便性和可靠性全面衡量,它们是两个优质的九自由度三角形薄板单元。     

采用SemiLoof型约束条件的薄板三角形广义协调元

本文综合广义协调元和SemiLoof元的优点,消除其缺点,建立一个九自由度三角形薄板单元。单元自由度只含常规的角点自由度,不采用SemiLoof元还包含边点自由度的复杂作法。着眼于广义协调,克服了某些非协调元不能通过分片检验的致命弱点。采用SemiLoof型约束条件,即全部采用离散型(点型)协调条件,不采用广义协调元通常采用的积分型协调条件的复杂作法。从简便实用、高精度和收敛可靠进行全面衡量,本单元是同类低阶薄板单元中的最优单元。     

薄板弯曲问题的广义协调三角形元

本文根据广义协调元的基本思路,引入常弯矩下的广义协调条件,导出具有九个自由度的薄板三角形第Ⅰ类广义协调元GcI-T9。其推导方法同通常的非协调元一样简单,可沿用常规方法加以实施。由于满足常弯矩下的广义协调条件,本单元可以保证通过分片检验。算例表明GCI-T9能以少的自由度得到好的计算精度。     

拟协调分层薄壳单元在圆柱薄壳结构弹-塑性分析中的应用

本文基于拟协调元的基本原理,引入薄壳分层子单元的概念,提出了用于圆柱薄壳结构弹-塑性分析的三角形和矩形拟协调分层圆柱薄壳单元的模型,给出了第k层薄壳分层子单元的弹-塑性矩阵和物理矩阵[D~(k)]的表达式,并最后给出了整个薄壳单元的物理矩阵和刚度矩阵的表达式。 根据上述原理和方法用Fortran语言编制了圆柱薄壳结构弹-塑性有限元分析程序,实例计算与实验结果较为吻合,从而说明用本方法进行圆柱薄壳结构的弹-塑性分析是可靠而行之有效的。     

一个简洁有效的带旋转自由度的平面三角形单元

从原始的Allman单元[1]出发,构造出一个简洁有效的带有旋转自由度的平面三角形单元。该单元基本保持了Allman单元的精度,同时消除了多余的零能模式,而且使转动自由度等同于连续介质力学中关于旋转分量的定义,并对旋转自由度自身的正确性进行了考核。     

高精度九节点非协调曲边三角形平面应力单元

本文利用[1]的方法,构造了一个九节点非协调三角形平面单元.与一般有限元相比可以提高一阶收敛精度,应力可直接在单元节点上得到.形成单刚矩阵时,不需要在单元域内进行数值积分,容易构造曲边单元.文末的算例表明,仅用很少的单元,位移和应力即可获得较高的精度.     

带旋转自由度的精化非协调平面四边形等参元

对于C~1类不协调元文[1]提出了一种精比直接刚度法。本文进一步将其应用到C~0类问题,建立一种带旋转自由度的不协调平面四边形单元,其协调部分是用人Allman插值法建立的单元函数,不协调部分用了四个内部自由度。该单元能保证通过分片试验,保持了单变量有限元列式简单、性能可靠(无多余零能模式及坐标不变性)等长处,同时,还具备多变量有限元(杂交/拟协调元)高精度的优点。算例表明,本文提出的单元收敛、可靠、高精度且高效率。     

反向Qm6非协调元

为通过强式分片试验,Qm6单元对Q6单元非协调部分的[G]矩阵进行了特殊的计算处理,但抗畸变性能下降,本文提出对有关处理反向进行,以恢复甚至提高抗畸变性能。分析了Qm6单元的原理,指出其实质是修改雅可比矩阵[J]的伴随矩阵[J*],在非协调部分[G]矩阵的计算时,把[J*]看成可变量,由Qm6的对应点向Q6方向进行反向搜索,查找有利的计算点。进行了典型和苛刻的算例测试,结果表明反向调整是有效的,调整系数取镜像值-1以及扩展到-2时,新单元的抗畸变性能优于原Q6和Qm6,其中取-2对消除剪切闭锁是最优点;除弱式分片试验外,总体性能和精度接近各类4节点四边形单元的最好水平。由于方法和原理简便,实现以及推广到三维问题都有显著优势。     

广义协调扇形板弯曲单元

本文基于修正的势能泛函,引入适当的广义协调条件,导出了一种具有12个自由度的广义协调板弯曲扇形位移单元GC—S12,这种单元自由度少,列式简单,精度高。     

多变量拟协调平面四边元

本文采用了多变量的拟协调方法,吸取了位移等参元的优点,分析各个场变量的作用和它们之间的关系,引入加权矩阵[P]和内部附加位移{U λ}构造了一个多变量拟协调平面四边形单元,这种方法克服了位移法中内部自由度引起的缺秩问题,本文的单元通过分片试验,具有单元的坐标不变性,并且精度高,运算速度快,列式简单的优点。     

厚薄板通用三角形广义协调元TCGC-T9的固有振动分析

研究了厚薄板通用三角形广义协调单元TCGC-T9的固有振动特性.通过编制程序,采用子空间迭代法求得不同板厚的前5阶固有频率值,并将计算结果与理论解和有限元软件ABAQUS的结果进行比较.结果表明:TCGC-T9单元在固有振动分析方面收敛速度快,数值稳定性好、实用性强(无需区分厚板和薄板).     

广义协调元在薄壳自由振动分析中的应用

本文采用２０个自由度的矩形平板型壳单元分析薄筒壳自由振动问题。在文献（１）的基础上，将广义协调元的应用范围扩大到了壳体分析中，目的是找出简单实用的方法分析板壳这类具有特殊性质的结构。该单元由平面应力单元和平板弯曲单元经简单叠加而成，是一种性能良好的单元。沿用常规作法非常便利，程序容易实现。经算例验证，该单元自由度少，精度较好，实用方便，适合于工程应用。     

基于有限条带的厚/薄板矩形通用单元

基于两广义位移梁理论，利用解析试函数来建立厚／薄梁单元的横向位移、转角位移、曲率、剪应变等位移模式，构造出厚／薄梁通用单元．应用有限条带，将厚／薄梁单元的位移模式应用于厚／薄板矩形弯曲单元，直接构造出单元的横向位移、转角、曲率、剪应变，导出了单元的刚度矩阵和结点等效力，编制了计算程序，进行了数值计算和比较，结果表明，所研究的单元不出现剪切闭锁且精度较好．     

基于T样条的变网格等几何薄板动力学分析

具有大位移、大变形的薄板在接触碰撞等工况下, 其局部应变会产生剧烈变化. 为了保证对其进行动力学分析的精度和计算效率, 本文整合计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程(CAE)系统, 提出了一种基于T样条曲面的变网格柔性系统等几何分析方法. 首先, 建立基于T样条曲面单元的基尔霍夫薄板运动学模型, 并根据非线性格林?拉格朗日应变建立由T样条曲面单元离散的薄板弹性模型. 其次, 通过在T网格中的局部区域插入节点的方式, 达到T样条曲面网格局部更新的目的. 利用T样条混合函数细化算法得到计算新广义变量的转换矩阵, 并结合广义α法创建了变自由度系统动力学方程的求解算法, 形成了系统的T样条单元局部细化算法. 最后, 静力学算例与柔性单摆模型分别验证了T样条薄板弹性模型的正确性, 以及T样条薄板单元在动力学分析上的精度和收敛性. 通过对受冲击柔性薄板的动力学分析表明, 本文所提出T样条单元及局部细化算法可以只在接触碰撞等应变剧烈变化的区域实现局部网格细化, 从而控制系统自由度数, 提高计算效率.      

广义协调厚薄通用板单元的动力特性分析

推导了板的有限元运动方程,构造了单元刚度矩阵和考虑转动惯量的单元质量矩阵,并采用 子空间迭代法计算了板的前几阶频率,分析了广义协调厚薄通用板单元ATF-PQ4a的动力特 性,并讨论了转动惯量和剪切变形对固有频率的影响. 结果表明：ATF-PQ4a单元计算结果和 理论解及有限元软件ABAQUS的结果比较吻合,说明在动力学范围内ATF-PQ4a单元能做到厚 薄通用,满足工程需要.     

An improved discrete Kirchhoff triangular element for bending,vibration and buckling analyses

In this paper, an improved triangular discrete Kirchhoff thin plate element IMDKT is introduced for bending, vibration and buckling analysis. In the case of bending analysis, new boundary displacements coupled with a correction factor are introduced in the proposed element for improving the accuracy. As for vibration and buckling analyses, the combined mass and combined geometric stiffness matrices are employed to improve the calculations of natural frequency and buckling load, respectively. Several numerical examples have been used to illustrate the versatility and potential accuracy of the present methods. A comparison between the proposed and some existing elements shows that the former is superior to the latter for thin plate bending, vibration and buckling analyses.     

网架结构拟夹层板法的有限元验证

用拟夹层板法和有限元法对网架结构进行分析,对三类屋面网架（正放四角锥网架、两向正交正放网架和正放抽空四角锥网架）进行了均布荷载、局部荷载（半跨均布荷载）作用下的静力分析以及固有振动分析,对三类竖向承重网架墙体进行了稳定性分析。通过与有限元法分析结果的对比,表明了拟夹层板法作为一种简化的计算方法,其精度是比较高的,绝大多数的误差都小于5％,是可以直接用于工程结构设计的一种有效方法。此外,拟夹层板法还可作为一种在宏观上检验有限元建模正确与否的实用方法。     

各向异性矩形板和环扇形板横向自由振动的一种通用解法

提出各向异性矩形板和环扇形板在弹性边界约束下横向自由振动的通用解法。对于各向异性环扇形板，引入径向对数坐标简化其基本理论。两种不同形状板的几何参数和势能可建立统一的表达式，基于改进Fourier级数和Hamilton原理，从而实现板自由振动问题的统一求解。两种形状板自由振动问题的通用解法具有广泛适用性、高精度和高效性。其收敛性和精度得益于位移的改进Fourier级数的表达，可消除初始横向位移函数及其导数在整个区域内的潜在不连续。所提方法的这些特征通过若干数值算例得到验证。     

多变量样条有限元法

本文提出了一种基于胡海昌－鹫津久一郎三类变量广义变分原理［１，２］的多变量样条有限元法，文中应用乘积型二元三次Ｂ样条插值函数来构造板壳的广义变量场函数，由三类变量广义变分原理来建立多变理样有限元模型。在计算种种场变量时，既不必求导，又无需用应力应变关系式，可直接算得其结果，因而对各种场变量均有足够的精度，文中，还解算了振动与稳定特征值问题，均得到了精度较好的数值结果。