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相似文献
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1.
压电材料平面裂纹尖端场的杂交应力有限元分析   总被引:3,自引:1,他引:3  
周勇  王鑫伟 《力学学报》2004,36(3):354-358
基于复势理论和杂交变分原理建立了一种适用于力电耦合分析的杂交应力有限元模 型. 给出了建立刚度矩阵的主要公式和推导过程,单元内的位移场和应力场采用满足平 衡方程的复变函数级数解,假设的复变函数级数解事先精确满足裂纹的无应力和电位移法向 分量为零的条件,单元外边界的位移场假设按抛物线变化, 单元的刚度矩阵采用Gauss积分的方法得出. 通过对力电耦合裂尖场的数值计算验证了程序 的正确性和单元的有效性,同时也用所得结果校验了理论解.  相似文献   

2.
基于各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元,采用该杂交应力有限元来描述层板的椭圆核区域,采用杆单元来描述加强筋(杆单元的刚度取为层板沿筋条方向的刚度),其余区域采用常规8节点等参单元进行模拟,建立起分析含多椭圆核复合材料加筋壁板问题的力学分析方法,详细讨论了椭圆核大小、位置、筋条尺寸、相对位置、铺层比例等诸参数的影响规律,得到了一些有益的结论。  相似文献   

3.
基于经典的复合材料层板理论,将有限大复合材料层板等效成各向异性弹性平板。采用复变函数理论中的Faber级数分析方法,使用最小二乘边界配点法,对含多椭圆刚性核有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得到了该问题的级数解形式,分析了含椭圆刚性核层板在弯曲载荷下的应力分布,并讨论了形状和结构参数对应力分布的影响。结果表明,本文方法对于分析含多个椭圆形刚性核有限大薄板弯曲应力问题非常有效,该方法具有精度高及计算方便等优点。  相似文献   

4.
基于经典的复合材料层板理论,将有限大复合材料层板等效成各向异性弹性平板。采用复变函数理论中的Faber级数分析方法,使用最小二乘边界配点法,对含多椭圆刚性核有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得到了该问题的级数解形式,分析了含椭圆刚性核层板在弯曲载荷下的应力分布,并讨论了形状和结构参数对应力分布的影响。结果表明,本文方法对于分析含多个椭圆形刚性核有限大薄板弯曲应力问题非常有效,该方法具有精度高及计算方便等优点。  相似文献   

5.
板壳弹塑性屈曲的有限元分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
1 拟协调双曲壳单元为解决板壳有限元分析的C~1连续性问题,本文给出三角形拟协调双曲扁壳单元的刚度矩阵.拟协调单元是基于域内假设应变场和边界拟协调位移场,应用最小势能原理所构  相似文献   

6.
论文给出一种简单的高性能带旋转自由度4结点四边形平面单元.该单元的理论基础与卞学鐄先生首个杂交应力元相似,也从最小余能原理出发,无需单元内部位移场.但是应力场试函数采用Ariy应力函数的基本解析解(基于直角坐标的多项式),并强调其对坐标的对称和完备性.这样假设的应力场可以同时满足平衡和协调方程,因而更加合理.而单元边界位移则采用著名的Allman模式(采用局部坐标),即考虑结点转动自由度的二次协调位移.与其他同类单元相比,本文单元对位移和应力展现出更高的精度,特别是应力解答尤其突出.更有趣的是,单元对网格畸变非常不敏感,即使单元退化为三角形和凹四边形,仍然能保持较高的计算精度.此外,单元没有方向依赖性等缺点.  相似文献   

7.
1 引言为了改善计算的精度和效率并消除离散化所带来的力学模型不确定性,本文提供了求解具有内部裂纹的有限宽板平面剪切型应力强度因子的复变-变分解法.2 各向异性边缘裂纹板的应力与位移场由二维各向异性弹性理论,满足所有基本方程的应力与位移分量可以表达为如下形式  相似文献   

8.
本文利用九参数三角形板单元,对拟协调元方法作了一系列的性态分析。文中着重讨论了单元内和单元边界上位移插值函数对收敛性的影响;论述了选择假设应变场的原则。对于引入场变量平衡条件时单元的性质及拟协调元和杂交元的联系和区别进行了分析,同时并给出了用拟协调元方法构造杂交应力模型的一般列式。  相似文献   

9.
王安平 《力学学报》2014,46(1):105-113
根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8 结点新型三维杂交应力元. 单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件. 数值算例表明,这种特殊杂交应力元在相当粗的网格下即能十分准确地分析圆弧形槽口附近及曲梁的三维(及二维)的孔边应力分布.   相似文献   

10.
王安平 《力学学报》2014,46(1):105-113
根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8 结点新型三维杂交应力元. 单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件. 数值算例表明,这种特殊杂交应力元在相当粗的网格下即能十分准确地分析圆弧形槽口附近及曲梁的三维(及二维)的孔边应力分布.  相似文献   

11.
本文给出了一种分析椭圆类夹杂周边应力场的新型杂交应力有限元方法。基于弹性力学中平面问题的Muskhelishvili复势方法,应用保角变换映射技术,以Laurent级数和Faber级数为工具,借助Hellinger-Reissner原理构建一个能够反映椭圆类夹杂周边弹性现象同时包含椭圆夹杂的多边形超级单元。将该超级单元与标准的4节点杂交应力单元耦合在一起即可建立一种分析椭圆类夹杂周边弹性场的新型特殊杂交应力有限元方法。文中考核算例表明:本文方法不但使用简单、有效,而且精度高、单元少。作为本文方法的一个拓展应用,文章最后给出了一个分析含二个椭圆夹杂无限大各向同性板在远场均布载荷作用下椭圆夹杂周边弹性场的算例,并讨论了椭圆夹杂间距和弹性刚度比对应力集中系数的影响。  相似文献   

12.
The existing analytical solutions are extended to obtain the stress fields and the stress intensity factors (SIFs) of two unequal aligned cracks emanating from an elliptical hole in an infinite isotropic plane. A conformal mapping is proposed and combined with the complex variable method. Due to some difficulties in the calculation of the stress function, the mapping function is approximated and simplified via the applications of the series expansion. To validate the obtained solution, several examples are analyzed with the proposed method, the finite element method, etc. In addition, the effects of the lengths of the cracks and the ratio of the semi-axes of the elliptical hole (a/b) on the SIFs are studied. The results show that the present analytical solution is applicable to the SIFs for small cracks.  相似文献   

13.
采用一种新型的杂交元模型和一种单胞模型来解决周期分布多边形夹杂角部的奇异性应力相互干涉的问题。新型杂交元模型是基于广义Hellinger-Reissner变分原理建立的,其中奇异性应力场分量和位移场分量是采用有限元特征分析法的数值特征解得到的。使用当前的新型杂交元模型,只需要在夹杂角部邻域的周界上划分一维单元,避免了像传统有限元模型那样需要划分高密度二维单元。文中给出了代表奇异性应力场强度的夹杂角部广义应力强度因子数值解,并考虑材料属性、夹杂尺寸和夹杂位置关系的影响。算例中,考虑了夹杂和基体完全接合的情况,并给出了考核例。结果表明:当前模型能得到高精度数值解,且收敛性好;与传统有限元法和积分方程方法相比,该模型更具有通用性,为非均质材料的细观力学分析打下了基础。  相似文献   

14.
A method is presented to formulate a novel hybrid finite element to obtain accurate distributions of mechanical and electrical quantities around a hole in plane piezoelectric mediums. The complex variable method is used in conjunction with Reissner's variational principle to formulate a hybrid special element with an elliptical hole. Detailed derivations are given and numerical examples are performed to demonstrate the accuracy and efficiency of the novel special element. Accurate results around the hole boundary are obtained for infinite and finite piezoelectric medium by using proposed special element.  相似文献   

15.
The antiplane problem of the interaction between a main crack and an arbitrarily located elastic elliptical inclusion near its tip is addressed in the current study. The analysis is based on the use of the complex potentials for the antiplane problem, Laurent series expansion method and an appropriate superposition scheme. The stress intensity factor at the main crack is obtained in a general series form. Explicit asymptotic solutions are also derived by using a perturbation technique and retaining the leading order terms in series expansion. The present solutions are shown to coincide with the Taylor expansion of exact solutions for special cases available in the literature. Discussed are changes in the crack tip stress intensity which can be enhanced or suppressed depending on the location of the elliptical inclusion. The explicit solutions provided herein are well suited for the further quantitative analysis of toughening mechanisms in ceramic composite materials.  相似文献   

16.
This paper presents a closed form solution and numerical analysis for Es- helby's elliptic inclusion in an infinite plate. The complex variable method and the confor- real mapping technique are used. The continuity conditions for the traction and displace- ment along the interface in the physical plane are reduced to the similar conditions along the unit circle of the mapping plane. The properties of the complex potentials defined in the finite elliptic region are analyzed. From the continuity conditions, one can separate and obtain the relevant complex potentials defined in the inclusion and the matrix. From the obtained complex potentials, the dependence of the real strains and stresses in the inclusion from the assumed eigenstrains is evaluated. In addition, the stress distribution on the interface along the matrix side is evaluated. The results are obtained in the paper for the first time.  相似文献   

17.
根据Hellinger-Reissner原理,建立了进一步改进的具有一个无外力圆柱表面三维杂交应力元.元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程,及圆柱面上的无外力边界条件.当退化为二维时,也满足协调方程.数值算例表明,当分析带圆弧的槽孔板、块时,在稀疏的有限元网格下,这类单元即可提供较以前各类特殊元、一般假定位移元及一般假定应力元远为准确的三维及二维应力分布.  相似文献   

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