拟协调等腰梯形壳元显式几何刚度阵及屈曲分析

采用拟协调元方法推导了等腰梯形薄壳元的显式几何刚度阵，用于组合结构屈曲分析的计算，结果表明，这种单元的几何刚度阵收敛快、精度好。     

加筋路径驱动的板壳自适应等几何屈曲分析

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要的自由度.为了提升加筋板壳结构的数值分析精度和效率,提出一种基于RPHT (rational polynomial splines over hierarchical T-meshes)样条的加筋板壳自适应等几何屈曲分析方法.样条网格可以沿着加筋路径进行自适应的局部细化,有效提升低自由度下加筋板壳结构等几何屈曲分析的精度.首先,蒙皮和筋条分别采用RPHT样条曲面和NURBS样条曲线进行建模,几何建模与数值仿真采用统一的几何语言,实现建模与分析的一体化.其次,采用几何投影算法和样条插值算法实现筋条与蒙皮之间的高效高精度强耦合,并建立基于加筋路径驱动自适应网格细化方法.最后,曲线加筋板和网格加筋壳两个算例验证本方法的高效性和鲁棒性,通过与基于NURBS的等几何分析进行对比,本方法能够明显降低分析模型的总自由度.     

四节点二十四自由度平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式的推演算法研究

几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式进行了推导和讨论;分析了悬臂梁大转动、不同壁厚条件下简支圆柱形屋顶空间大变位两个经典算例。研究结果表明：（1）几何刚度矩阵的显式计算公式不仅为板壳结构几何非线性列式提供了方便而且具有良好的精度;（2）推导的几何刚度矩阵适用于各类型四边形二十四自由度平板壳单元模型;（3）与数值积分相比,采用解析形式的几何刚度矩阵可以显著提高非线性响应计算效率。     

板壳弹塑性屈曲的有限元分析

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     

不确定初始几何缺陷壳的动态屈曲分析

研究了动载作用下含有不确定初始几何缺陷壳的动态屈曲问题.给出了不确定初始几何缺陷在椭球描述和区间描述下,壳的动态响应和安全因子的界限估计.从数学证明和数值算例两方面,讨论了基于不确定性初始几何缺陷两种描述的凸模型方法和区间分析方法所得壳动态响应及安全因子的界限的关系,为判断壳的动态屈曲失效提供了依据.     

拟协调SemiLoof和Loof扁壳元

1 前言目前工程上对任意壳结构分析常用的平板壳元和扁壳元存在着一个问题:如果一个结点周围的单元共面或近似共面,则对应垂直这个面的法向转角θ_N 的刚度是零或近似为零,这时若θ_N 没有被约束住,则结构刚度阵是奇异的,造成了求解困难.现有的一些解     

Kirchhoff-Love壳的等几何分析

论文利用等几何分析研究了基于Kirchhoff-Love理论的薄壳的静态问题.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何形状的NURBS基函数同时作为场变量的插值函数,保证了在分析和网格优化过程中模型的几何精确性,并可以轻易地构造任意高阶连续的单元.该方法具有很高的数值精度.计算结果表明,在等几何分析中,NURBS单元的阶次越高,网格数越多,计算结果越精确.     

压电薄板屈曲有限元分析及DKQ单元

在机电耦合本构方程基础上,利用Hamilton原理推导了压电薄板屈曲分析的有限元特征方程和机电耦合的内力计算公式,在有限元实现中选择了基于Kirchhoff薄板假定的四边形薄板单元（DKQ单元）,并给出该单元的几何刚度阵及其数值积分方法。在大型通用有限元分析和优化设计软件系统JIFEX中实现了该方法。给出的数值验证了DKQ单元在屈曲分析和压电薄板静力分析中具有较高精度和收敛性,通过机械荷载和电荷载联合作用下的临界荷载计算,表明压电耦合效应能够影响结构的稳定性,可以通过改变外加电压对结构稳定性进行控制。     

轴压圆柱壳后屈曲的有限元分析

采用流动的曲线坐标建立了大位移下的样条曲壳元，利用它分析了轴压圆柱壳的后屈曲问题。一个跨越和求取分支点的技巧和对弧长法的一个改进在文中提出。计算所得的载荷－轴向缩短曲线较解析解更接近于实验结果，所得的后屈曲波形也和实验相当符合。     

复合板旋转约束刚度推导及箱型结构屈曲分析

基于结构稳定性理论,推导出正交各向异性纤维树脂增强复合材料箱型结构各板连接处旋转约束刚度的近似表达式．与以往的经验公式相比,考虑了材料的正交各向异性和截面尺寸的影响．通过对箱型结构的正交各向异性比、截面属性以及纵横比对旋转约束刚度的影响进行参数研究,验证了旋转约束刚度新公式的精确性和适用范围．通过比较采用不同近似表达式得到的结果与有限元计算结果的对比,表明本文的旋转约束刚度新公式可以更精确地用来计算箱型结构的临界屈曲载荷．     

U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅱ）--半圆环壳的屈曲

环壳不仅是U型波纹管的一个组成部分，更是一类重要的结构，在航天、核能和海洋工程中有重要的应用，其屈曲是人们关注的问题之一，其中对半圆环壳的分析还较为少见。本文采用文[7]的有限元法（考虑了屈曲前的弯曲和屈曲时载荷的转动并按线性化特征值问题处理）计算了正Gauss曲率半圆环壳在均匀外压作用下的屈曲，将所得结果与已知的近似解进行了对比、并讨论了其中的差异。本文除了给出临界载荷和子午线的屈曲模态外，还给出了前屈曲弯曲应力分布，以便仔细了解屈曲问题。     

线圈炮电枢（圆柱壳）的屈曲分析

对线圈炮的电枢在径、轴向复合非均布电磁荷载作用下的弹性屈曲问题进行了有限元分析。采用八节点等参元，建立了圆柱坐标下的计算模型，给出了电磁力的计算，处理了剪切锁定与荷载移置等问题，编写了完善圆柱薄壳的屈曲分析程序ＳＢＴ。并对某五级炮的电枢进行了计算，获得了三个典型时刻的临界荷载。     

受冲薄壁结构后屈曲分析的显式有限元法

采用基于随动坐标系的假设应变场壳单元、弹塑性等向强化材料模型、一体化接触搜寻算法、罚参数接触力计算法及显式时间积分格式进行了受冲薄壁结构后屈曲分析。算例表明,该方法简明、直观、快捷、方便。     

焊接圆柱壳屈曲强度的敏感因子及可靠性分析

本文根据ECCS[1]、D_nV[3]、APIBULL[4]及ASME[7]四种设计规范在轴向压缩力作用下,焊接圆柱壳屈曲破坏的强度预报值和实验值分析比较所得到的模型不确定性参数,通过改进的第二水平法(ADVANCEDLEVEL—Ⅱ)的可靠性分析方法,求得了在设计情况下焊接圆柱壳屈曲强度中的敏感因子ai及可靠性指数β值。     

旋转壳及附属结构应力分析软件系统

本文概述了近年来旋转壳应力分析软件系统的一些最新发展，它主要是结合电力建设中超大，超高冷却塔设计和施工中提出的壳筒，离散支柱的整体静力分析及抗震研究，不均匀地基及其沉陷，大塔稳定性，离散支柱局部缺断后的壳体应力分布等力学问题，通过新单元的开发和新算法的数值实现两个方面的工作，在文（１）的基础上，开发了一个旋转壳及附属结构应力分析软件系统。近年来这个系统对一些工程的实际应用表明，它是有效可靠的。     

板锥网壳结构几何非线性受力性能的广义协调元分析

板锥网壳网络是一种新型的空间结构，它是在板锥单元和常规的双层刚壳结构的基础上组合形成的一种新型结构形式，具有良好的技术经济效益和建筑视觉效果。本文在对这类结构有限法分析的基础上，根据板锥网壳结构的构成特点，应用广义协调元的基本思想，对这类结构进行了分析，给出了这类结构广义协调元分析的基本公式。分析表明：广义协调元法适宜于板锥网壳结构的受力性能分析，广义协调元固有的简便，高效和可靠的特性，将会使结构分析得到更为可信和可靠的论证。     

组合圆柱壳静态屈曲的几个影响因素分析

本文的研究是以“九五”国家科技攻关专题“快堆主钠池堆芯抗震性能的安全评价方法研究、中的屈曲研究子课题为背景展开的,所用模型简化自中国实验快堆钠池主容,是由薄壁圆柱壳和多个加劲肋结构而成的组合圆柱壳体,本文分别采用大型有限元程度ANSYS 5．4和LGOR FEAS（SUPER SAP 93）,对该壳体进行了常温时水平,轴向荷载共同作用静态屈曲的计算,同时考虑了诸如塑性,边界条件及初始缺陷等因素的影响,并进行了相关实验研究,最后将有限元计算结果与实验所获得的静屈曲荷载进行比较,结果吻合较好。     

旋转壳及附属结构应力分析软件系统

本文概述了近年来旋转壳应力分析软件系统的一些最新发展。它主要是结合电力建设中超大、超高冷却塔设计和施工中提出的壳筒、离散支柱的整体静力分析及抗震研究，不均匀地基及其沉陷，大塔稳定性，离散支柱局部缺断后的壳体应力分布等力学问题，通过新单元的开发和新算法的数值实现两个方面的工作，在文［１］的基础上，开发了一个旋转壳及附属结构应力分析软件系统．近年来这个系统对一些工程的实际应用表明，它是有效可靠的．