基于小波微分求积法的薄板弯曲分析

利用小波微分求积法(WDQM)对任意荷载作用下的薄板弯曲问题进行了求解分析。数值算例表明,小波微分求积法与一般的DQ法相比具有很好的适用性,特别是薄板受集中荷载或不连续分布荷载作用时,由于小波基函数的紧支撑特性与其对突变信号良好的描述能力,WDQ法的精度明显优于一般的DQ法,具有良好的应用前景。     

薄板小波有限元理论及其应用

利用样条小波尺度函数构造了常用的三角形和矩形薄板单元的位移函数,得到了利用小波函数表示的形函数。采用合理的局部坐标,对单元进行压缩,使单元在局部坐标区间上有其值,成功地推导出了分域的三角形和矩形薄板小波有限元列式。在此基础上,提出了弹性地基薄板的小波有限元求解方法。通过两个算例对薄板的挠度和弯矩进行了计算,数值结果表明,求解结果具有收敛快、精度高的特点。     

一维区间B样条小波单元的构造研究

基于区间B样条小波及小波有限元理论,提出了一种区间B样条小波有限元方法。传统有限元多项式插值被一维区间B样条小波尺度函数取代,进而构造形状函数和单元。与小波Galer-kin方法不同,本文构造的区间B样条小波单元通过转换矩阵将无明确物理意义的小波插值系数转换到物理空间。转换矩阵在小波单元构造过程中起到关键作用,为了保证求解的稳定性,转换矩阵必须非奇异。构造了以区间B样条尺度函数为插值函数的一系列一维区间B样条小波单元。数值算例表明,本文构造的区间B样条小波单元与传统有限元方法相比,在求解变截面,变载荷等问题时具有收敛快和精度高等优势;有效地丰富了小波有限元法单元库。     

基于小波有限元的车辆-轨道-桥梁系统竖向振动分析

基于小波有限元建立了车辆-轨道-桥梁系统竖向运动方程。将车辆、轨道和桥梁作为一个整体系统,钢轨和桥梁采用区间B样条小波单元离散,钢轨与桥梁之间的钢轨基础采用均布的弹簧和阻尼模拟,采用虚功原理建立了基于小波有限元的四轴车辆-轨道-桥梁竖向振动分析模型。结果表明,采用区间B样条小波单元可较大程度上减小系统的自由度数,缩减计算量,节省计算时间。     

爆炸荷载作用下地下拱形结构动力响应样条小波有限元研究

采用小波有限元方法研究爆炸荷载作用下地下结构的动力响应,克服在模拟过程中由于材料的奇异性、地质条件的复杂性和加载的快速性出现的应力集中和计算效率低下,根据样条有限点法,构造了单向和双向区间B样条圆环扇形小波单元,用尺度函数作为插值函数;结合工程实例,通过Matlab软件编程对爆炸荷载作用地下拱形结构的动力响应进行了数值模拟,并与应用传统有限元程序模拟结果进行对比。结果表明,小波有限元用很少单元取得了较高的精度,计算效率比传统有限元提高一倍。     

薄板弯曲问题的P型杂交解析有限元方法

本文采用两套变量构造有限元试函数空间，在单元内部要求试函数精确满足平衡微分方程，在单元边界上对位移和转角分别用Ｐｅａｎｏ升阶函数插值，然后利用广义变分原理建立了一种薄板弯曲问题的Ｐ型杂交解析有限方法，与常规有限元法相比，该方法不心进行过细的网格剖分，通过增加单元插值多项式的阶数Ｐ来提高精度，此外，该方法还具有积分计算只需在单元边界上进行、单元钢度矩阵和载荷向量具有嵌入结构、协调程度可以自动控制等优     

基于三角小波的弹性薄板高精度分析方法

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法一升阶法和多分辨率法。数值算例表明,三角小波法求解弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题时,能方便地处理各类边界条件,计算效果良好;自振特性分析更具优势,升阶法和多分辨率法能有效地提高分析精度。     

一种求解薄板稳定及振动问题的边界元法

本文利用薄板小挠度弯曲问题的基本解,引入等效荷载的概念,用以求解薄板稳定问题及振动问题,取得良好的结果。本文所提出的方法也可用于其他的薄板问题。     

弹性薄板弯曲理论中充要的间接变量边界积分方程

本文用非解析开拓法严格地导出了任意区域内双调和函数的一个边界积分表示式,在这个表示式中有两个边界函数和四个常数,它们与双调和函数之间存在一一对应的关系。因此依据这个表示式建立的间接变量边界积分方程与原微分方程边值问题等价。     

区间B样条小波薄壳截锥单元构造

利用区间B样条小波的尺度函数作为有限元插值函数,从轴对称壳的能量泛函出发,由变分原理导出了单元刚度矩阵和载荷列阵,构造了区间B样条小波薄壳截锥单元.区间B样条小波单元同时具有B样条函数数值逼近精度高和多种用于结构分析的变尺度基函数的特点.数值算例表明:与传统截锥单元相比,本文构造的小波单元具有求解精度高、单元数量和自由度少等优点.     

THE ANALYSIS OF SHALLOW SHELLS BASED ON MULTIVARIABLE WAVELET FINITE ELEMENT METHOD

Based on the generalized variational principle and B-spline wavelet on the interval (BSWI), the multivariable BSWI elements with two kinds of variables (TBSWI) for hyperboloidal shell and open cylindrical shell are constructed in this paper. Different from the traditional method, the present one treats the generalized displacement and stress as independent variables. So differentiation and integration are avoided in calculating generalized stress and thus the precision is improved. Furthermore, compared with commonly used Daubechies wavelet, BSWI has explicit expression and excellent approximation property and thus further guarantee satisfactory results. Finally, the effciency of the constructed multivariable shell elements is validated through several numerical examples.     

多变量样条有限元法

本文提出了一种基于胡海昌－鹫津久一郎三类变量广义变分原理［１，２］的多变量样条有限元法，文中应用乘积型二元三次Ｂ样条插值函数来构造板壳的广义变量场函数，由三类变量广义变分原理来建立多变理样有限元模型。在计算种种场变量时，既不必求导，又无需用应力应变关系式，可直接算得其结果，因而对各种场变量均有足够的精度，文中，还解算了振动与稳定特征值问题，均得到了精度较好的数值结果。     

HIERARCHICAL STOCHASTIC FINITE ELEMENT METHOD FOR STRUCTURAL ANALYSIS

In this paper, the hierarchical approach is adopted for series representation of the stochastic nodal displacement vector using the hierarchical basis vectors, while the Karhunen-Lòeve series expansion technique is employed to discretize the random field into a set of random variables. A set of hierarchical basis vectors are defined to approximate the stochastic response quantities. The stochastic variational principle instead of the projection scheme is adopted to develop a hierarchical stochastic finite element method (HSFEM) for stochastic structures under stochastic loads. Simplified expressions of coefficients of governing equations and the first two statistical moments of the response quantities in the schemes of the HSFEM are developed, so that the time consumed for computation can be greatly reduced. Investigation in this paper suggests that the HSFEM yields a series of stiffness equations with similar dimensionality as the perturbation stochastic finite element method (PSFEM). Two examples are presented for numerical study on the performance of the HSFEM in elastic structural problems with stochastic Young’s Modulus and external loads. Results show that the proposed method can achieve higher accuracy than the PSFEM for cases with large coefficients of variation, and yield results agreeing well with those obtained by the Monte Carlo simulation (MCS).     

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。     

热弹性薄板大挠度弯曲的BEM法

本文首先基于理性力学非线性几何场理论，建立了等效速率形式的热弹性薄板的Ｋａｒｍａｎ方程，通过将热弹性薄板大挠度弯曲问题的看成平板弯曲问题与平面大变形问题的耦合，在固定坐标系及拖带坐标系上推导出两组边界积分方程，从而建立起新的分析热性薄板大挠度弯曲问题的边界元。本文的方法较双往分析此问题的边界法在理论上更准确，合理，算例表明本文的方法理论可靠，精度良好。     

开孔薄板的变分原理及屈曲和过屈曲分析的有限元方法

本文以开孔薄板大挠度问题的一般理论为基础,建立了以挠度 w 和应力函数F为未知量的变分原理,并由此建立了用于分析开孔薄板屈曲和过屈曲问题的有限单元法可以看到由于区域的多连通性,单元性质是较为复杂的。     

非线性广义杂交元

选择新的三类变量建立了放松单元间连续性条件的用于非线性有限元分析的泛函，并由此建立了基于不协调模式的非线性广义杂交元方法。     

非线性大变形问题边界元分析的自校正方法

针对用增量法求解非线性方程解的漂移问题，在非线性问题边界元法计算中建立了自我校正方法，对在拖带坐标上建立的增量形式的基本方程，引入Ｌａｎｇｒａｎｇｅ校正因子，以全量形式的基本方程作为其辅助方程，在此基础上导出含校正项的边界积分方程，边界元自我校正方法的建立有效地保证了在非线性问题的计算中最终收敛在其解附近，提高了计算精度和运算效率。     

空间几何构造分析的有限单元法

提出空间杆系几何构造分析的有限单元法，构造了两种单元(链杆单元和准梁单元)的几何约束矩阵，集成为整体矩阵并引入承条件后，通过对其阶数与秩的比较分析确定体系的几何可变性及静定性．本法原理简单，便于计算机实施，结果完备：对于几何不变体系，可指出多余约束的数目；对于几何可变体系，可给出体系的自由度数及相应的运动模态，并确定自由度的常变瞬变性质．