非协调四结点平面等参位移元新列式方法

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。     

一个6参数平面等参非协调元

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。     

一个高精度八结点六面体单元

本文提出一个用于分析弹性空间问题的八结点六面体单元Q_(c11)用等参拟协调元方法,建立了该单元的单元函数显式。Q_(c11)单元具有24个结点参数和9个内部自由度,对长方体单元,其结果与Q_6单元相同,能精确描述纯弯曲,对任意六面体单元能保证通过分片试验。该单元具有构造简单,计算方便,精度高等优点。实际上,这里提供了一种构造非协调等参元单元函数的方法。     

《非协调数值分析与杂交元方法》推介

吴长春教授和卞学鐄教授编著的《非协调数值分析与杂交元方法》１９９７年科学出版社出版）一书是一本关于计算固体力学有限元构造理论与应用的专著,它不同于一般的有限元论著,该书最大的特点就是内容新颖,是国内外现存有限元专著所没有包容的．由于这本著作的绝大部分内容都是作者及其研究集体多年研究的成果,因此它是作者对一个时期工作的总结,同时也是国际当前有限元理论方法进展的一个描述． 全书共分十章,第一章以极短的篇幅介绍了有限元中等参协调元、非协调元和杂交元、混合元的基本概念． 第二章和第三章系统地论述了非协调元…     

拟协调奇异元

本文应用等参拟协调元的方法,在Stern提出的协调奇异元的基础上,通过增加内部自由度,分别构造了二维和三维的拟协调奇异元,进一步证明了这种单元通过分片试验,对几种典型的二维和三维裂纹问题给出拟协调奇异元计算的应力强度因子的结果,与现有的其它类型的奇异元的结果比较,这种新型单元能够显著提高计算精度。     

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.     

采用非协调元的连续体拓扑优化设计

介绍了满足分片检验条件的一种非协调元，推导了结构拓扑优化设计中数值计算和敏度分析的基本方程，给出了数值算例，并对协调等参元和非协调元的拓扑优化结果进行了对照，最后的优化结果表明：采用非协调元所得的优化解已经能够使用，如果再实施过滤技术，设计区域中的中间密度单元明显减少，优化结果会更加精致；使用两类单元的求解效率和优化迭代次数相近；非协调元比等参元具有更高精度的拓扑优化结果。能进一步克服棋盘格式。     

基于Cosserat理论的广义协调元法

首次将广义协调元理论与Cosserat理论相结合,构造了一个基于Cosserat理论的平面四节点广义协调等参元。依据常应力与线性应力下的广义协调条件,推导了广义协调位移,进而得到有限元列式。利用广义协调元,一方面克服了协调元过于刚硬的缺点,另一方面消除了非协调元不一定收敛的弱点。分析了带有圆孔的应力集中问题,可以看出,...     

层合板的非线性有限单元分析

对层合板引入小应变中转动几何非线性假设，位移模式考虑了横向剪切应力及其连续性，有采用罚单元的方式构造了简单，协调的八节点等参单元，并应用于层合板的应力分析，取得了很好的数值结果。     

满足PTC的三维非协调形函数的显式处理

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。     

一个新的八节点非协调曲边四边形平面单元

本文在文[1]和文[2]的基础上,提出构造非协调有限元的新方法。该方法不用一般的变分原理,可适用任意变系数正定和非正定偏微分方程。利用这一方法得到一个新的八节点四边形平面应力单元。与一般有限元相比,位移和应力可提高一阶收敛精度。形成单刚矩阵时,不需要进行数值积分。单元之间的协调条件容易满足,文中给出收敛性证明。文末给出数值算例,表明利用本文的方法,应力和位移均可获得满意的数值精度。     

非协调和杂交有限元的理论和应用——纪念恩师吴长春教授

本纪念文介绍了吴长春教授在计算力学领域的主要学术贡献, 重点介绍了他在非协调和杂交有限元的理论和应用方面的开创性工作, 他发展的构造非协调插值函数的一般公式以及杂交应力元优化方法至今仍是发展高性能有限元的重要工具, 经常被同行引用.      

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.     

带转动自由度的内参型非协调元研究

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。     

无网格Galerkin法与非协调元方法的耦合

无网格Galerkin法(EFGM)处理不可压缩问题时不存在自锁现象，有限元方法(FEM)也常被用来与其耦合以方便地施加边界条件和提高计算效率。在有限元方法中使用等参元，EFGM与FEM的耦合方法在处理不可压缩问题时仍然存在自锁现象。本文在有限元方法中，采用非协调元，将无网格kGalerkin法与非协调元耦合，保留了耦合方法的优点，且避免了求解不可压缩问题时的自锁现象。算例显示本文方法在分析平面应变不可压缩问题时能得到合理的结果。     

A hybrid-stress element based on Hamilton principle

A novel hybrid-stress finite element method is proposed for constructing simple 4-node quadrilateral plane elements, and the new element is denoted as HH4-3fl here. Firstly, the theoretical basis of the traditional hybrid-stress elements, i.e., the Hellinger-Reissner variational principle, is replaced by the Hamilton variational principle, in which the number of the stress variables is reduced from 3 to 2. Secondly, three stress parameters and corresponding trial functions are introduced into the system equations. Thirdly, the displacement fields of the conventional bilinear isoparametric element are employed in the new models. Finally, from the stationary condition, the stress parameters can be expressed in terms of the displacement parameters, and thus the new element stiffness matrices can be obtained. Since the required number of stress variables in the Hamilton variational principle is less than that in the Hellinger-Reissner variational principle, and no additional incompatible displacement modes are considered, the new hybrid-stress element is simpler than the traditional ones. Furthermore, in order to improve the accuracy of the stress solutions, two enhanced post-processing schemes are also proposed for element HH4-3β. Numerical examples show that the proposed model exhibits great improvements in both displacement and stress solutions, implying that the proposed technique is an effective way for developing simple finite element models with high performance.     

平面理性元的收敛性证明

理性元直接在物理面内列式，并用微分方程的解插值，不用等参技术而在计算面内用多项式插值．由于其解析的特性，即使是不协调元也可证明其收敛性．本文的证明采用力学方法，故易于为力学工作者所接受，且可用于多种单元的结构．收敛性证明可给理性有限元以坚实的理论基础．     

关于非协调位移元与广义杂交元的等价性的进一步研究

本文通过定义非协调位移元的单元特性函数,提出了一种建立非协调元与广义杂交元之间的等价关系的一般方法,进一步证明了两种有限元模型之间存在强等价性,为两种单元模型的构造提供了相互借鉴的理论依据和有效的准则。     

Mixed compatible element and mixed hybrid incompatible element variational methods in dynamics of viscous barotropic fluids

ＭＩＸＥＤＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＤＭＩＸＥＤＨＹＢＲＩＤＩＮＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥＥＬＥＭＥＮＴＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＭＥＴＨＯＤＳＩＮＤＹＮＡＭＩＣＳＯＦＶＩＳＣＯＵＳＢＡＲＯＴＲＯＰＩＣＦＬＵＩＤＳＳｈｅｎＸｉａｏ－ｍｉｎｇ（沈孝明...