混合变量的轴对称体弹塑性有限元分析

本文以应变与位移为未知数[1],与Mises屈服函数相结合,推导了塑性增量刚度矩阵,应用增量形式的Newton-Raphson算法,求解由此导出的大型非线性有限元方程组。与位移为未知数的方案相比,本文改善了旋转轴附近解的精度,克服了[2]、[3]、[4]的一些缺陷。 本文还给出了与实测相吻合的数值结果。     

固体力学有限元体系的结构拓扑变化理论

本文是文[1]的继续.文[1]提出了杆件系统的结构拓扑变化理论和拓扑变化法本文将这一理论和方法推进到连续体有限元体系;且在此基础上揭示出有限元体系的一个新性质,称为基本位移之梯度的正交性定理,从而给出一套设计敏度的显式表达式,可直接用于计算.     

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。     

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.     

有限元表面应力计算

用有限元[1]通用程序进行结构计算时,最常用的是位移法,因而计算得到的位移有较高的精度。由位移计算应力时,有限元法应用的是应力-应变关系和应变-位移关系,其中应变-位移是微商关系。在数值计算中,微商只能转化为差商等用插值近似处理。这样,虽然位移精度高,但应力的计算精度就被大打折扣。本文应用弹性力学辛体系理论[2],解析求解了位移和应力的影响函数。利用有限元程序计算得到的位移,由功互等定理,不需要微分插值,就可以得到指定点的应力,应力精度大大提高。工程实际中有许多问题的最大应力往往发生在构件表面。针对表面应力问题,本文给出了半平面表面应力的影响函数,进行了数值算例计算。计算结果表明,用本文提出的影响函数法求解一点的应力,其精度明显提高,并且计算结果有很好的稳定性。用本文的影响函数法编制成子程序,可作为有限元软件应力计算的一个模块,可以更好地发挥有限元程序的功效。     

混合法分析平面应变橡胶材料的大变形

基于混合法 (以位移和静水压力为基本未知量 ) ,引入 Penn[1 ]建议的不变量分解的 Mooney型 [2 ]本构形式 ,针对混合法建立起总刚元素的特点 ,分析平面应变不可压缩橡胶材料的大变形 ,克服以前在处理不可压缩时 ,计算易失稳等缺点 ,算例表明 :有限元计算稳定并与解析解[4] 吻合。     

计入横向剪切变形平板弯曲的边界元素法

基于具有三个广义位移的板弯曲理论,本文导出仅含三角函数和对数1/2阶的基本解,使用起来较[2]更为方便·利用Betti互易定理,得出边界积分方程.在边界上的内力和位移均离散为常量场,并给出了在奇异积分单元上奇异积分的全部解析表达式.文末的两个算例表明,无论对厚板还是薄板,本文提出的边界元素法均给出较满意的结果.     

弹性半空间内的突加竖向集中力所产生的表面位移

以Heaviside单位阶跃函数H(t)表示的竖向集中力作用于均匀、各向同性的弹性半空间的内部,关于半空间的表面位移,C.L.Pekeris采用与L.Cagniad同类型的数学方法,反演表面位移的拉氏变换式,得出了泊松比等于1/4时表面位移的精确解。仔细研究Pekeris的论文,可以发现文的推理欠妥,误用了错误的一阶贝塞耳函数积分式。文[2]只有结果报道而无推理过程,由文[1]得不出文[2]的结果。关于文[1]中的疑点,至今尚未见到人们的校正。本文的目的是重新研究Pekeris的课题,并推广文[2]的结果。     

弹性力学广义混合变分原理及有限元广义混合法

本文提出大位移非线性弹性理论更为一般的变分原理,称为广义混合变分原理.其特点是在它们的泛函中,含有可供任意选择的附加函数.令这些函数为某些特殊值,就可得到大位移非线性弹性理论中已有的诸变分原理.此外,略去泛函中的高阶小量,就直接得到小位移线性理论的更一般的广义变分原理,由于篇幅所限,这部份内容在此不再详述.本文的主要内容有三部份:(1)用新的思路建立并证明广义混合变分原理(大位移非线性;并把线性,非线性诸变分原理统一在一个框架中);(2)把广义混合变分原理用于有限元分析,称为有限元广义混合法;这时泛函中的附加函数对有限元分析的精度有影响,如何选择它们,使数值解答最佳,是一个有待进一步研究的问题;本文建议一个选择它们的准则;(3)给出有限元广义混合法的算例;为了比较,本文以文献[6]中的题目为对象,计算了应力强度因子.结果表明,按本文建议的准则,广义混合法的解答精度较高(单元数目相同).     

横观各向同性体中的埋藏裂纹

本文采用奇异积分方程法分析了横观各向同性体中的埋藏裂纹。建立了张开型埋藏裂纹的Cauchy型奇异积分方程。当裂纹面和弹性对称轴垂直时,得到的裂纹张开位移方程的求解与各向同性情况类似。当裂纹面和弹性对称轴平行时,根据加权余量法,建立了弱解方程。给出两个算例,计算了圆形裂纹和椭圆形裂纹上的张开位移分布。数值结果表明：本文的方法是有效的。横观各向同性体中,埋藏裂纹方位任意时的裂纹张开位移方程,根据本文的方法易于得到。     

船壳内力分析的一种实用弹性壳体理论的建议

大约是作者首次应用实用弹性壳体理论[2]于船壳计算[1],之后,按实际背景需要,又建立了一种变断面的改进的理论[3].根据实测数据[4]及有限元计算结果[5],结合船壳内力计算的经典方法,本文进一步在文[3]的基础上,计及纵向弯、扭和横压,建立了一种再经改进的理论.     

锥壳一般弯曲,稳定和振动问题的位移型统一方程及其应用

1.前言弹性锥壳的一般弯曲、稳定和振动问题,在实际工程中经常遇到,但对其研究基本上限于轴对称问题且都是以挠度函数和应力函数为基本未知量.我们认为,对于锥壳的特征值问题、弹性地基锥壳以及锥壳组合结构,则宜采用锥壳的位移解法.本文作者之一曾对锥壳一般弯曲问题的位移解法进行了系统的研究,以广义超几何函数给出了一般解.在应用文献[1]结果的基础上,本文通过引入一个广义载荷q_n(s,θ,t),得到了以位移函数U(s,θ,t)表示的弹性锥壳一般弯曲、稳定和振动(包括弹性地基影响)问题的统一型式的控制方程.文献[2]用级数给出了锥壳横向自由振动问题的解,但应指出,由于文献[2]中     

是虚功原理的反例吗?

文[1]给出了平衡条件 Q_j=0(j=1、2,…s)的一个反例:约束在 y=x~2,x≥0上的质点 m,若选y 为广义坐标,则在平衡位置 y=0上,Q_y=δW/δy=-mg≠0;文[2]继续给出例证:约束为(?)或 y=x~3,若选 y 为广义坐标,在平衡位置 y=0上,同样有 Q_y≠0.文[3]指出:导致矛盾的原因很简单.即在平衡点附近的可能位移,如用广义坐标 y 表 ...     

开口和闭口薄壁杆件基本微分方程的统一和它的有限元分析

本文将开口和闭口薄壁理论统一在乌曼斯基假设之下,建立开口和闭口薄壁杆件统一的基本微分方程式。通过基本微分方程式建立它们的刚度矩阵,进行有限元分析、对开口和闭口联接处的位移谐调,应用最小二乘法处理。 本文还指出文[3]中的错误。     

对“计入横向剪切变形平板弯曲的边界元素法”一文的讨论

文[1]基于书[2]中介绍的三个广义位移的板弯曲理论,提出了一种边界单元法。虽然文[1]中的两个数字例题与精确解符合较好,但从基本概念上说,文[1]对书[2]有重要的误解。首先是在计及横向剪切变形的梁、板理论中,由切向力形成的力矩m_x,m_y,是否可     

关于“非均匀各向同性介质弹性力学平面问题”

文献[1]讨论了指定位移的边界条件用应力函数表示的问题。阅读之后,感到有几个问题值得提出来讨论。 一、文献[1]导出的位移边界条件(3.1)有错误,现在重新简略推导如下: 在指定位移的边界S上,边界条件为: u(s)=(s),v(s)=(s), (1) 这里,分别代表边界线上的法向和切向指定位移(凡末加说明的符号均与文献[1]所     

有限元多层网格方法(V循环)参数选择的研究

1.引言高效率求解有限元方程,一直是倍受人们重视的问题。文献[1]提出了多层网格方法,并在解差分方程和有限元方程中得到了较广泛的应用。多层网格方法解有限元方程所需存贮量小,收敛性与网格参数h无关且数值稳定,总计算工作量达O(N_l)最佳水平(N_l为最细网格层中内节点的个数,即有限元方程中未知数的个数)。文献[5]论述了有限元多层网格法的实现过程,并论证了处理变分方程与代数方程组的统一性。本文是文献[5]的继续,研究有限元多层网格方法在实际计算中的参数选择问题。     

分析蜂窝夹芯板脱胶问题的片条合成-能量法

本文提出了分析蜂窝夹芯板脱胶问题的片条合成－能量法。在文献[2]建立的分析模型的基础上，根据分析蜂窝夹芯梁脱胶问题得到的位移模态，用片条合成的方法构造蜂窝夹芯脱胶板的位移模态，然后用最小势能原理进行求解，得到了位移幅值，应力分布和幅值。通过算例对本文方法的适用性和有效性进行了讨论，分析表明本文的结果与文献[2]中双三角级数解法所得的结果吻合的很好。而利用片条合成－能量法，可以得到蜂窝夹芯板脱胶问题的闭合形式解答，便于工程应用。     

钢管混凝土拱稳定分析的有限元法

在 2 0结点三维块体等参元及 1 6结点相对位移板壳元 [1 ] 的基础上、引入梁的基本假定 ,采用等效数值积分法 ,构造出 1 2 - 2 0结点三维退化平面和柱面层合曲梁单元 ,同时给出用于梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式 ,最后 ,以绍兴轻纺大桥为工程背景 ,计算出轻纺大桥钢管混凝土拱面内屈曲及面外侧倾屈曲的临界荷载。     

具有铅直对称轴容器内液体晃动问题的加权残数解

本文提出一种求解任意具有铅直对称轴的容器内液体晃动固有模态和响应的加权数方法。该方法采用整体型和有限元型半解析试函数。文中指出了有关文献用半解析有限元方法在包含对称轴的区域内求解轴对称位势问题时存在的缺陷,并通过构造和应用“规范边界等参元”加以克服。有代表性的算例表明:本方法方便、准确,迅速、通用性强。