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辐射换热下瞬态热-结构分析的一种空间薄壁杆单元
引用本文:段进,薛明德,向志海,李伟.辐射换热下瞬态热-结构分析的一种空间薄壁杆单元[J].计算力学学报,2007,24(3):345-351.
作者姓名:段进  薛明德  向志海  李伟
作者单位:清华大学,工程力学系,北京,100084
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)
摘    要:发展了一种用于辐射换热条件下瞬态热-结构分析的空间薄壁杆单元,其截面形式可以是任意形状的闭口截面和单支开口截面。该单元温度场分解为平均温度和多谐摄动温度,沿杆轴方向采用两结点线性插值,沿杆截面周向用三角函数展开,每结点含多个解耦的自由度,其中结点平均温度方程同传统一维温度有限元方程为非线性,各谐摄动温度方程为线性,然后利用Wilson-θ法求解结构的瞬态温度场。本文选择了两节点Ber-noulli直梁单元得到准静态热弹性有限元方程并求解,针对非对称开口截面考虑了翘曲变形及弯扭耦合的影响。温度场引起的等效热载荷不仅包括常规的热轴力,还包括热弯矩以及热双力矩。本文针对不同截面形式的梁单元给出了瞬态温度场以及热变形的验证算例,并通过与商业程序中二维壳元计算结果的比较说明了本文所提出方法的正确性和高效性。

关 键 词:热-结构分析  辐射换热  薄壁杆件  弯扭耦合  有限元法
文章编号:1007-4708(2007)03-0345-07
修稿时间:2005年5月31日

A kind of thin-walled beam element for transient thermal-structural analysis considering radiation heat transfer
DUAN Jin,XUE Ming-de,XIANG Zhi-hai,LI Wei.A kind of thin-walled beam element for transient thermal-structural analysis considering radiation heat transfer[J].Chinese Journal of Computational Mechanics,2007,24(3):345-351.
Authors:DUAN Jin  XUE Ming-de  XIANG Zhi-hai  LI Wei
Abstract:
Keywords:thermal-structural analysis  radiation  thin-walled  bending-torsional coupling
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