基于平面偶应力-Reissner/Mindlin板比拟的偶应力有限元

偶应力理论的有限元列式面临本质性的C1连续性困难. 平面偶应力理论和Reissner/Mindlin板弯曲理论之间的比拟关系表明这两个理论系统的有 限元的同一性，而R/M板有限元并不存在C1连续性困难. 因此，研究将R/M板单元转化为具有一般位移自由度的平面偶应力单元的一般方法. 根据这一方法，将典型的8节点Serendipity型R/M板单元Q8S转化为一个4节点12 自由度的四边形平面偶应力单元，数值结果表明该单元具有良好的精度和收敛性     

带旋转自由度C^0类任意四边形板（壳）单元

基于Ｒｅｉｓｓｎｅｒ－Ｍｉｎｄｉｌｉｎ板弯曲理论和Ｖｏｎ－Ｋａｒｍａｎ大挠度理论,采用单元域内和边界位移插值一致性的概念,将四节点等参弯曲单元与Ａｌｌｍａｎ膜变形二次插值模式相结合,对层合板壳的大挠度分析提供了一种实用的带旋转自由度的四节点Ｃ＾０类板单元。大量算例表明：该单元对板壳结构的线性强度、稳定性和后屈曲分析都表现出良好的收敛性和足够的工程精度。     

四节点四边形拟协调Mindlin板单元

本文运用近年来发展的拟协调元法的基本思想,构造了一个简单有效的四节点四边形的Mindlin板单元.该单元完全控制了W的“时漏模式”(hourglass-mode)对有限元解的影响.数值结果表明该单元实施简单、不缺秩且收敛快.     

基于平面弹性—板弯曲模拟关系的薄板有限元列式——从膜单元到薄板单元

本文全面讨论了基于平面弹性－－板弯曲模拟关系的薄板有限单元的理论和方法,由于直接对弯矩函数进行插值,c1连续性的要求得以自然避免,薄板单元可以直接在c0连续的层面上加以构造,无需借用Reissner-Mindlin的中厚板理论,由之引发的闭锁问题也得以避免,本文系统地阐明了平面弹性膜单元与薄板弯曲单元的对应关系,及由平面弹性膜单元的向薄板弯曲单元转换的一整套方法。为薄板单元的构造提供了一条新的有余的途径,文中给出了对应于平面弹性膜单元CST,LST,Q4,Q8的薄板单元,我们称之为MPS板单元,MPS板元以挠度和转角为自由度,便于实际应用,和其它板单元相比具有非常高的精度。     

一种新的墙单元

本文提出了一种新的空间墙单元模型，这种墙单元把土建中常用的剪力墙作为它的一种特殊情形．本文基于四边形单元所提出的墙单元在平面内是一块膜，它除面内的两个平动自由度外还具有绕平面转动的自由度；平面外是一块弯曲板．因而它是膜和板的一个组合，它的每个节点具有空间的全部六个自由度．由于考虑了空间墙平面内和平面外的刚度，因此这种新的墙单元能够直接与三维框架的梁、柱单元连接．它也能很容易地处理墙的空间变形。     

一种新的墙单元

本文提出了一种新的空间墙单元模型，这种墙单元把土建中常用的剪力墙作为它的一种特殊情形，本文基于四边形壳单元所提出的墙单元在平面内是一块膜，它除面内的两个平动自由度外还具有绕平面转动的自由度，平面外是一块弯曲板，因而它是膜和板的一个组合，它的每个节点具有空间的全部六个自由度，由于空间墙平面内和平面外的刚度，因此这种新的墙单元能够直接与三维框架的梁、柱单元连接。它也能很容易地处理墙的空间变形。     

基于拟应变法的壳单元大变形分析及在冲击动力问题中的应用

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题，本文针对八节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成，不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。采用拟应变法，对应变场另行假设，能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入Wilson非协调模式，构造了大变形情况下的拟应变场表达式，给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。通过算例表明，本文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式，能够解决冲击动力问题中的大变形问题。     

基于8节点平面单元的RC梁柱节点单元

为了分析RC框架结构的非线性滞回性能,基于平面8节点单元,本文提出了一个新的针对受循环荷载作用钢筋混凝土的梁柱节点单元．单元中梁与节点交界面和柱与节点交界面被划分成“节点截面”和“梁柱截面”,节点核心区的力学性能由8节点单元描述,而梁柱受力钢筋与节点核心区的粘结滑移由存在于“节点截面”和“梁柱截面”之间的8根弹簧控制,梁柱与节点之间的剪切由4根剪切弹簧表示．单元具有4个外节点和8个内节点,每个内节点具有2个自由度,每个外节点具有3个自由度,该3个自由度与普通梁单元一致,从而确保本单元能够同普通一维梁柱单元一起进行钢筋混凝土结构平面非线性分析．通过将内节点上的自由度依附到外节点上,单元在数值表现上具有4个节点和28个自由度．通过对比试验和模拟分析结果,验证了本模型适合于循环荷载作用下平面框架结构的非线性响应分析．     

薄膜横向振动的有限元分析

构造了一种3节点三角形膜单元,以适用于平面薄膜横向振动的有限元分析.在给出单元形函数的基础上,根据最小势能原理建立了薄膜自由振动方程,并推导了单元刚度矩阵和单元质量矩阵.研究结果表明,单元刚度矩阵和单元质量矩阵形式简单,且自由度少;通过两个典型算例,证明3节点三角形膜单元的计算结果非常接近理论解,同时可以达到很高的精度...     

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。     

A NEW QUADRILATERAL THIN PLATE ELEMENT BASED ON THE MEMBRANE-PLATE SIMILARITY THEORY

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｃ1ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇＫｉｒｃｈｈｏｆｆｐｌａｔｅｂｅｎｄｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ,ｍａｎｙａｐｐｒｏａｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ .Ｉｎｔｈｅｓｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓ,ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｃ1ｉｓｒｅｌｅａｓｅｄｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎ…     

一种考虑横向剪切变形的三角形板弯曲单元

本文从部分协调的三角形薄板弯曲单元出发,并假设横向剪切应变在单元内线性变化,提出了一种考虑横向剪切变形的具有15个自由度的三角平板弯曲单元。该单元应用于薄板和中等厚度板分析均有较高的精度,计算效率高,可用于工程中具有复杂形状的薄板和中等厚度板结构的分析。     

广义协调元的变分基础及几何不变性

本文根据修正的势能原理推出了广义协调元列式。从而为广义协调元提供了一种变分依据。同时讨论了广义协调元的几何不变性,即单元与其节点号编序的相关性问题。在此基础上推导了一个任意四边形薄板弯曲单元,数值结果表明该单元能保证收敛,具有与单元节点号编序无关性,与现有的同类单元相比,具有较高的精度。     

一种精确积分的四结点板弯曲单元

本文从Ｍｉｎｄｌｉｎ／Ｒｅｉｓｓｎｅｒ理论出发,采用一种新的平行四边形母单元和相应的形函数推导四结点板弯曲单元刚度矩阵的精确积分解。弯曲应变和横向剪切应变分别采用不同的插值公式构成单元刚度矩阵。理论和算例分析表明本文方法克服了“闭锁”现象并能应用于很薄的板,单元刚度矩阵计算速度比采用数值积分计算的同类单元的快四倍。     

板弯曲与平面弹性有限元的同一性

本文建立平面弹性与板弯曲的相似理论，并用于将平面弹性的单元移植到板弯曲元，从而其分片试验，收敛性等性质也同时移植到板弯曲元，使两者处于同一水平上，同时又将此基于力法的板弯曲元入位移法的轨道，找出共相应的位移系统，并证明其适定性，从而为将此类单元装入位移法通用程序系统创造了条件。     

两个相等圆孔板弯曲时的三维应力集中

根据Hellinger-Reissner原理建立了具有一个无外力圆柱表面的三维八节点杂交应力元,其假设应力场严格满足柱坐标下三维平衡方程及圆柱面上无外力边界条件;当元退化为二维时也满足协调方程。数值算例表明,这种特殊杂交应力元可高效地分析具有两个圆孔薄板和厚板的应力集中,特别是三维应力集中。     

薄板理论的正交关系及其变分原理

利用平面弹性与板弯曲的相似性理论，将弹性力学新正交关系中构造对偶向量的思路推广到 各向同性薄板弹性弯曲问题，由混合变量求解法直接得到对偶微分方程并推导了对应的变分 原理. 所导出的对偶微分矩阵具有主对角子矩阵为零矩阵的特点. 发现了两个独立的、对称 的正交关系，利用薄板弹性弯曲理论的积分形式证明了这种正交关系的成立. 在恰当选择对 偶向量后，弹性力学的新正交关系可以推广到各向同性薄板弹性弯曲理论.     

A simple and efficient triangular finite element for plate bending

A simple and efficient triangular finite element is introduced for plate bending application. The element is a three-node triangular one with three basic degrees of freedom per node and two internal rotation degrees of freedom, using selective reduced integration. Numerical examples indicate that, despite its simplicity, the element is not only competitively accurate, but also useful as a thick/thin triangular plate bending element. It is also pointed out that this element using selective reduced integration is in fact a mixed element.