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.      

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.     

US-FE-LSPIM四边形单元及其在几何非线性问题中的应用

为了提高在网格畸变时的数值计算精度,基于非对称有限单元的概念,提出US-FE-LSPIM四边形单元。该单元是利用传统的四节点等参元形函数集和FE—LSPIM四边形单元形函数集分别作为检验函数和试函数而构成。前者用于满足单元间和单元内的位移连续性要求,后者用于满足位移完备性要求。该单元结合了有限单元法和无网格法的优点,能...     

求解含钝裂纹体应力场的扩展单元方法

本文基于钝裂纹端部位移场的渐近解和等参元构造方法,开发了一种新的适合钝裂纹端部应力场计算的扩展单元法,为了消除不同单元间的位移不协调又在扩展单元的基础上提出过渡单元.和常规的等参元相比,扩展单元除了以节点位移为待求未知量外,它们额外增加了Ⅰ型和Ⅱ型广义应力强度因子作为未知量.根据这个理论我们编制了有限元的程序并计算了算例,算例表明,在网格较大的情况下,与常规等参元计算方案相比,扩展单元和过渡单元法更好地接近理论值,它具有计算精度高、减少缺陷附近的单元数量和计算时间等优点.     

薄壁结构的平面纯剪单元

本文提出一种平面纯剪单元,它是由可变节点三角形与四边形平面应力等参元退化而成.它与三节点等参轴力杆单元组合时可以精确地模拟薄壁结构中杆与蒙皮之间的剪流作用.     

一个不闭锁和抗畸变的四边形厚板元

构造一个彻底消除剪切闭锁现象并且对网格畸变不敏感的四边形厚薄板通用单元RPAQ。在方法上有三个特点：第一,在厚板挠度和转角的试函数中,采用了合理匹配方案,从而在源头上彻底消除了剪切闭锁现象;第二,采用四边形面积坐标,以代替通常的等参坐标,从而使网格畸变时仍然保持高精度;第三,采用广义协调元做法,使协调条件的采用灵活多样,并保证单元的收敛性。进行了一系列数值例题测试,表明单元RPAQ能自动消除闭锁现象,在由薄板到厚板的不同情况下,在各种网格畸变的情况下,都能体现出良好的精度和数值稳定性。     

平面广义四节点等参元GQ4及其性能探讨

广义节点有限元是将传统有限元方法中的节点广义化,在不增加节点个数的前提下,仅通过提高广义节点的插值函数的阶次,从而达到提高有限元解精度的目的.与现有的p型和hp型有限元不同,在这种新的有限元中,节点自由度全部定义在节点处,在理论与程序实现上与传统有限元方法具有很好的相容性,传统有限元方法是这种新方法的广义节点退化为0阶时的特殊情形.文中主要讨论了这一新方法的四节点等参元（记为GQ4）的形式.对GQ4进行的各种数值试验表明,所发展的广义四节点等参单元具有精度高且无剪切自锁与体积自锁等的特点.     

用拟协调元直接构造平面任意四边形单元——进入有限元的禁区

利用拟协调元方法,在直角坐标系下直接构造了一族平面任意四边形单元,对其收敛性进行了分析,并与平面等参元进行了对比研究.结果证明平面任意四边形单元可采用多项式基函数直接列式,并可以保障单元的收敛性;拟协调元列式可以使平面问题的有限元方法得到统一.与平面等参元相比,单元列式简单,性能稳定,具有显式的刚度阵,计算量小,这说明对于有限元平面问题拟协调元是一个更正确、有效的做法.      

有旋转自由度的高精度四边形单元

从具有三次位移模式的平面等参元出发 ,通过对单元自由度进行线性变换并引入连续介质力学中关于旋转度的定义 ,构造出角结点有旋转自由度的高精度四边形单元。该单元与平面等参元有相同的单元特征及精度     

基于重叠划分的自由网格四边形单元计算方法

提出了一种基于重叠划分的自由网格四边形单元计算方法。这一方法将四边形单元引入到自由网格计算方法中，不仅提高了计算的精度，同时还保留了自由网格计算方法的特点。方法首先对分析域内自动生成的每一个节点建立一套临时三角形单元，利用这些临时三角形单元组合生成四边形单元，以节点为单位进行计算。由于各矩阵的计算与组集均以节点为中心进行处理，因而特别适合于并行计算环境。在详细介绍自由网格四边形单元计算方法的基础上，利用数值算例证实了这一方法改善计算精度方面的有效性。     

Development of quadrilateral spline thin plate elements using the B-net method

The quadrilateral discrete Kirchhoff thin plate bending element DKQ is based on the isoparametric element Q8, however, the accuracy of the isoparametric quadrilateral elements will drop significantly due to mesh distortions. In a previous work, we constructed an 8-node quadrilateral spline element L8 using the triangular area coordinates and the Bnet method, which can be insensitive to mesh distortions and possess the second order completeness in the Cartesian coordinates. In this paper, a thin plate spline element is developed based on the spline element L8 and the refined technique. Numerical examples show that the present element indeed possesses higher accuracy than the DKQ element for distorted meshes.     

A GROUP OF ISOPARAMETRIC ELEMENTS SUITABLE FOR ST．VENANT’S TORSION OF A BAR WITH CRACKS

ＡＧＲＯＵＰＯＦＩＳＯＰＡＲＡＭＥＴＲＩＣＥＬＥＭＥＮＴＳＳＵＩＴＡＢＬＥＦＯＲＳＴ．ＶＥＮＡＮＴ’ＳＴＯＲＳＩＯＮＯＦＡＢＡＲＷＩＴＨＣＲＡＣＫＳＦａｎＸｉｕｃｈａｎｇ（范秀昌）ＷｕＹｕｅｍｉｎｇ（吴月明）（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅ...     

自由单元法及其在结构分析中的应用

通过吸收有限元与无网格法的优点,提出了一种新的数值方法------自由单元法.此方法在离散方面,采用有限元法中的等参单元,表征几何形状和进行物理量的插值;在算法方面,采用单元配点技术,逐点产生系统方程.主要特点是,在每个配置点只需要一个和周围自由选择的节点而形成的一个独立的等参单元,因而不需要考虑物理量在单元之间的相互连接关系与导数连续性问题. 本文介绍强形式与弱形式两种自由单元法,前者直接由控制方程和边界条件直接产生系统方程,后者通过在自由单元上建立控制方程的加权余量式产生弱形式积分式,并通过像传统有限元法中的积分过程建立系统方程组.本文提出的方法是一种单元配点法,对于域内点为了获得较高的导数精度,需要采用至少具有一个内部点的等参单元,为此除了可使用各阶次的拉格朗日四边形单元外, 还 给出了七节点三角形等参单元,用于模拟较为复杂的几何形状问题.      

A 3D pyramid spline element

In this paper,a 13-node pyramid spline element is derived by using the tetrahedron volume coordinates and the B-net method,which achieves the second order completeness in Cartesian coordinates.Some appropriate examples were employed to evaluate the performance of the proposed element.The numerical results show that the spline element has much better performance compared with the isoparametric serendipity element Q20 and its degenerate pyramid element P13 especially when mesh is distorted,and it is comparable to the Lagrange element Q27.It has been demonstrated that the spline finite element method is an efficient tool for developing high accuracy elements.     

Two 8-node quadrilateral spline elements by B-net method

Isoparametric quadrilateral elements are widely used in the finite element method, but the accuracy of the isoparametric quadrilateral elements will drop obviously deteriorate due to mesh distortions. Spline functions have some properties of simplicity and conformality. Two 8-node quadrilateral elements have been developed using the triangular area coordinates and the B-net method, which can exactly model the quadratic field for both convex and concave quadrangles. Some appropriate examples are employed to evaluate the performance of the proposed elements. The numerical results show that the two spline elements can obtain solutions which are highly accurate and insensitive to mesh distortions.     

二维翼型亚临界定常流动的有限元计算

本文使用了曲四边形Ｈｅｒｍｉｔｅ等参元，通过变分有限元法，计算了二维翼型亚临界定常位势流动中的压力分布，数值计算结果与试验结果符合较好。文中还使用了有限元法中的局部线性化理论，插值出元素中心点密度去处理迭代过程中元素系数阵的计算，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。     

A cubic quadrilateral spline element with concave shapes

Basic requirement for applying isoparametric element is that the element has to be convex and no violent distortion is allowed. In this paper, a cubic quadrilateral spline element with 12 nodes has been developed using the triangular area coordinates and the B-net method, which can exactly model the cubic field for quadrilateral element with both convex and concave shapes. Neither mapping nor coordinate transformation is required and the spline element can obtain high accuracy solutions and insensitive to mesh distortions.