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相似文献
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1.
介绍了满足分片检验条件(PTC)的非协调形函数生成方法,显式给出了满足PTC的三维非协调元NH11的内位移函数。计算表明显式处理后的单元与原单元具有相同的精度,但却在很大程度上节省了单刚形成时间和计算单元应力花费,进一步发挥了非协调元的数值潜力。  相似文献   

2.
用于几何非线性分析的内参型非协调元法   总被引:3,自引:0,他引:3  
吴长春  焦兆平 《力学学报》1993,25(4):505-513
本文把内参型非协调元的理论和方法推广应用于几何非线性分析。对方法的合理性、可行性、单元收敛条件及实用简化方案等诸方面作了初步探讨。文章以大位移平面问题为例进行了详细讨论,给出了有限元非线性列式的全过程和数值结果。  相似文献   

3.
基于变分原理得出各向同性轴对称问题下的非协调元和杂交应力元方法仍然适用于分析横观各向同性轴对称问题的结论,同时对应用于各向同性问题的罚平衡优化方法进行了修改,使之能够应用于横观各向同性问题的分析。文中给出了分析算例。并对各种单元结果进行了比较,计算结果表明非协调元和杂交应力元方法不但适用于横观各向同性轴对称问题分析,而且将提高其数值解的精度,改善单元内部应力分布。  相似文献   

4.
对于大部分非协调板单元,使用规则网格能得到很好的效果。但是,当网格不规则时,非协调元的数值特性将变得很差,甚至收敛性得不到保证。为解决网格依赖性问题,许多专家学者提出了改造单元,如拟协调元法和广义协调元法,这些方法能解决收敛性问题,但是数值实践证明没有一种单元能在所有情况下都具有良好的数值特性。考虑到流形方法采用两套完全独立的覆盖系统,可以用规则的数学网格来作为数学覆盖进行插值,取得最佳的插值效果,单元收敛性便能得到保证。再结合适用于流形方法的变分提法,建立起流形方法处理非规则物理边界非协调板单元的一般格式。以ACM 薄板单元为例,与ANSYS、拟协调元法和广义协调元法进行了对比,证明本文方法在处理具有曲线边界的薄板弯曲问题时具有收敛快和精度高等优势。  相似文献   

5.
屈新  郑宏  苏立君  李春光 《计算力学学报》2016,33(6):819-825,845
对于大部分非协调板单元,使用规则网格能得到很好的效果。但是,当网格不规则时,非协调元的数值特性将变得很差,甚至收敛性得不到保证。为解决网格依赖性问题,许多专家学者提出了改造单元,如拟协调元法和广义协调元法,这些方法能解决收敛性问题,但是数值实践证明没有一种单元能在所有情况下都具有良好的数值特性。考虑到流形方法采用两套完全独立的覆盖系统,可以用规则的数学网格来作为数学覆盖进行插值,取得最佳的插值效果,单元收敛性便能得到保证。再结合适用于流形方法的变分提法,建立起流形方法处理非规则物理边界非协调板单元的一般格式。以ACM薄板单元为例,与ANSYS、拟协调元法和广义协调元法进行了对比,证明本文方法在处理具有曲线边界的薄板弯曲问题时具有收敛快和精度高等优势。  相似文献   

6.
本文根据凝聚单元附加非协调位移参数前单元总位移在直角坐标下完备的了概念,利用平衡约束条件,导出一种每个单元位移分量(平均)只含2个非协调位移参数的等参非协调元,计算结果表明该单元数值性能令人满意。  相似文献   

7.
非协调元虽然破坏了单元间位移的连续性,却能很好地反映弯曲类变形,然而在不增加单元结点自由度的情况下,非协调元的计算精度总是滞留在某一水平,无法得到较大改变。基于修正后的位移型Reissner泛函中引入独立转动场的变分原理,采用连续介质力学中的转动自由度的定义,转动场采用结点真实转角来插值,结合平面四结点单元讨论了有效附加非协调位移的合理形式,引入了适用于任何四边形单元的非协调位移函数,从而建立了一种带转动自由度的平面四结点内参型非协调元模型。本文单元能通过分片检验,并易于与带转动自由度的梁单元相容.教值算例表明具有较高的计算精度。  相似文献   

8.
基于Hellinger-Reissner变分原理的应变梯度杂交元设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
李雷  吴长春  谢水生 《力学学报》2005,37(3):301-306
从一般的偶应力理论出发,基于Hellinger-Reissner变分原理,通过对有限元 离散体系的位移试解引入非协调位移函数,得到了偶应力理论下有限元离散系统的能量相容 条件,并由此建立了应变梯度杂交元的应力函数优化条件. 根据该优化条件,构造了一 个C0类的平面4节点梯度杂交元,数值结果表明,该单元对可压缩和不可压缩状态的 梯度材料均可给出合理的数值结果,再现材料的尺度效应.  相似文献   

9.
采用非协调单元,有效地解决了边界元的角点问题,给出了含有两个配位因子时非协调线性单元的系数矩阵的表达式,对弹性力学平面问题进行了数值计算.通过采用常数单元、线性非协调单元的计算结果与解析解的比较和分析,证明在均布载荷作用下,两者的计算结果都接近解析解;在非均布载荷作用下,线性单元的结果明显优于常数单元.结果表明,非协调边界元法是一种有效的处理角点问题的方法;线性非协调单元能够更好地处理非均布载荷,提高边界元法的计算精度.  相似文献   

10.
惯性载荷作用下结构拓扑优化   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对惯性载荷作用下的结构拓扑优化设计问题,基于结构整体柔顺度的灵敏度计算公式的推 导,阐述了此类问题目标函数的非单调特征;根据载荷与单元刚度的设计相关性,分析了多 种材料插值模型对优化结果和迭代过程的影响. 在此基础上,提出可变参数的RAMP模型,对 不等式体积约束和纯自重作用下的拓扑优化问题,通过稳定的优化迭代过程得到逼近理 论最优解的优化结果. 理论分析和数值算例表明,设计相关惯性载荷导致结构柔顺度的灵敏 度不再永远为负值,即柔顺度不再是单调减函数;惯性载荷作用下拓扑优化结果并不总是达 到体积约束上限,即材料用量越多结构刚度未必越大;已有的ESO和MP类优化方法的优化结 果存在明显的区别,而选择适当的材料插值模型能够很好的将两类优化方法的结果统一起来.  相似文献   

11.
本文导出一种等参协调元位移函数的新的表示方法,在此基础上建立起了构造等参非协调元的新方法。作为实例,构造出两个可以给出单刚显式的四结点平面非协调新单元。  相似文献   

12.
密闭腔体声-结构耦合系统的动力灵敏度分析   总被引:5,自引:0,他引:5  
以密闭空腔为对象,开展了声-结构耦合系统的动力分析和灵敏度计算,为系统性态优化设计提供理论和算法基础。分别把结构和声场进行离散化,推导了声-结构耦合系统的有限元方程,求解了耦合系统的频率和声压级响应。在此基础上,以结构尺寸为设计变量,计算了耦合系统的固有频率和声压级响应的灵敏度,解决了声-结构耦合系统动力灵敏度的数值算法问题。  相似文献   

13.
在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元密度进化步长的控制模型以控制主/次要单元的删除速率和添加速率,减小灵敏度误差并抑制灰度单元的产生。在控制单元密度进化步长的基础上结合双向渐进结构优化方法中添加单元的特点,以避免由于误删单元导致优化失败。同时,采用灵敏度再分配技术抑制棋盘格式以获得更平滑的优化构形。最后,通过两个算例验证了本文方法能有效地通过控制单元密度进化步长提高全局寻优能力。  相似文献   

14.
By the modified three-field Hu-Washizu principle, this paper establishes a theoretical foundation and general convenient formulations to generate convergent stable generalized hybrid/mixed element (GH/ME) model which is invariant with respect to coordinate, insensitive to geometric distortion and suitable for improved stress computation. In the two proposed formulations, the stress equilibrium and orthogonality constraints are imposed through incompatible displacement and internal strain modes respectively. The proposed model by the general formulations in this paper is characterized by including assumed stress/strain, assumed stress, variable-node, singular, compatible and incompatible GH/ME models. When using regular meshes or the constant values of the isoparametric Jacobian Det in the assumed strain interpolation, the incompatible GH/ME model degenerates to the hybrid/mixed element model. Both general and concrete guidelines for the optimal selection of element shape functions are suggested. By means of the GH/ME theory in this paper, a family of new GH/ME can be and have been easily constructed. The software can also be developed conveniently because all the standard subroutines for the corresponding isoparametric displacement elements can be utilized directly. Modified version of a conference paper presented at Int. Conf. on EPMESC IV, July 29–Aug. 3, 1992, Dalian, China  相似文献   

15.
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.  相似文献   

16.
基于水平集方法,提出薄板加强筋分布的拓扑优化理论。采用Kirchhoff板单元,通过刚度等效,分别使用不同的抗弯刚度表征薄板与加强筋,继而通过水平集方法描述加强筋的布局并进行加强筋分布拓扑优化。以最小柔顺度为设计目标,进行了几种典型载荷下加筋板结构的加筋分布优化设计,通过与变密度方法(SIMP)结果以及现有文献设计结果进行对比,验证了本文提出的加强筋分布拓扑优化理论。结果显示,本文方法能够避免灰度单元,获得清晰的加强筋优化布局和尺寸。  相似文献   

17.
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.  相似文献   

18.
蜂窝夹芯圆环的拓扑优化设计及尺度效应研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
采用尺度关联的一体化设计方法开展了旋转周期圆环结构的拓扑优化设计研究,以宏观 结构的最大刚度为目标,研究了材料表征体胞尺度、构型以及不同载荷作用形式对蜂窝夹芯 圆环结构优化结果的影响. 所提出的无量纲结构构型因子实现了优化结构的结构效率量化评 估. 结合SIMP材料模型和周长控制方法,实现了宏观结构和细观表征体胞的优化设计,获得 清晰的材料分布. 数值算例表明,尺度关联的一体化设计方法能有效地完成圆环结构的拓扑 优化设计,设计结果充分反映体胞尺度效应对旋转周期圆环结构夹芯构型的影响.  相似文献   

19.
In view of the fact that the follow-up search for an optimal topology is affected by deleting a large number of high-relative-density elements. When the typical density interpolation approach, namely, solid isotropic microstructures with penalization(SIMP), is employed in the continuum structural topology optimization, a new density interpolation approach based on the logistic function is proposed in this paper. This method can weaken low-relative-density elements while enhancing high-relative-density elements by polarization, and then rationally realize polarization of the intermediate density elements. It can reduce the number of gray-scale elements as much as possible to get the optimal topology with distinct boundaries in conjunction with the sensitivity filtering method based on particle swarm optimization(PSO). Several typical numerical examples are given to demonstrate this method.  相似文献   

20.
基于节点密度的柔性机构的拓扑优化设计   总被引:7,自引:1,他引:6  
针对连续体结构拓扑优化中出现的棋盘格式问题提出了一种新的以节点密度作为设计变量的优化方法,从而使设计区域内的密度场函数具有C0连续性。建立了以互能和应变能比值为目标函数的柔性机构拓扑优化数学模型,推导了基于节点密度的柔性机构敏度计算的解析表达式。应用节点密度法对典型算例进行了拓扑优化计算,计算结果表明不需要借助滤波处理,节点密度法就能够得到具有清晰拓扑结构的优化结果,真实地反映了机构的结构细节。  相似文献   

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