多参量断裂力学广义杂交/混合裂纹有限元法

通过研究广为人知的断裂力学单变量八节点位移裂纹QPE元和Akin族奇异单元法，本文运用经典局部裂纹解析解，与非协调假设应力杂交-混合元列式方法相结合，提出用于分层各向异性材料的多变量半解析假设应力奇异广义杂交／混合裂纹有限元法，能克服现有位移裂纹元法的域应力分布精度低和高次单元所需计算容量大的局限性，互为补充，更有利于结构裂纹扩展分析和应用研究。文中设计了一个半解析奇异裂纹平面单元，各向同性材料板算例验证了退化二次八节点协调位移裂纹元及六节点非协调奇异应力裂纹元，说明采用稀疏及加密单元网格，两类裂纹单元分别从上下逼近收敛于实验和理论参考解，可得到吻合程度较好的1／√r奇异应变和应力分量以及应力强度因子值，表明了本文奇异裂纹单元理论的优越性。     

用杂交/混合奇异有限元法计算应力强度因子

本文由Hellinger-Reissner原理出发,以附加内部位移参数作为Lagrange乘子,把应力平衡条件作为约束条件引入到泛函中。同时,在裂纹尖端附近的单元中,假设应力由两部分组成:一部分不包含奇异性,另一部分包含有表示裂纹尖端正确奇异形状的专门应力项;在假设位移时,在常规位移的基础上再叠加与奇异应力项相对应的位移,从而推导出杂交/混合奇异有限元模型。该方法具有网格划分简单,节点数少,效率高的优点。     

热弹塑性有限元法求解热加工应力

本文对局部经受高温热循环构件的热弹塑性应力进行了有限元分析。文中考虑到材料机械性能随温度的变化,采用修正后的增量变刚度法,编制了计算机程序,对一个具体焊接试件进行了实例分析计算并与实测结果相比较。     

杂交应力有限元法的研究进展

介绍了建立固体力学有限元法的多变量变分原理,和推导杂交 应力有限元方法的演变。并指出杂交应力有限元法的许多特殊应用。     

杂交/混合有限元增量大位移分析

从增量Hellinger-Reissner原理出发推导出非线性杂交/混合单元。该单元是具有上下面的三维单元,可有18节点,16节点或8节点;该单元可用于结构的板与壳的弯曲分析。相应的应力参数可由卞学鐄-陈大鹏给出的方法得到。最后,介绍一些例题以证明单元的精度和有效性。     

弹塑性大变形率问题的一种有限元法

本文在Hill(1958,1959)一般变分原理基础上讨论了弹塑性大变形,双非线性率问题的有限元法,导出了能直接用于有限元计算的率形式的变分方程和虚功方程,本文还从另一角度推导了Tvergaard和Needleman于1984年提出的自我校正法的方程式,阐明了Lagrange乘子λ的含义,并按使用和不使用自我校正法两种情况,对在中心附近存在缩颈形状的初始几何缺陷的圆捧在轴向拉力作用下发生弹塑性大变形时缩颈处的应力分布、变形传播作了计算,比较了两种情况下的计算精度和效率。     

弹塑性体中波传播问题的间断Galerkin有限元法

对结构动力学和波传播问题提出了一个时域间断的Galerkin有限元法.其主要特点是对问题的半离散场方程的节点基本未知向量及其时间导数向量在时间域中分别采用三次多项式和线性(P3-P1)插值,节点基本未知(位移)向量在离散的时间段之间将自动保证连续,而仅仅是它的时间导数(速度)向量存在间断.在非线性条件下,与现有的间断Galerkin有限元法相比,明显地节省了计算工作量.对所提出的间断Galerkin有限元法发展了弹塑性非线性问题的隐式和显式算法.数值计算结果表明了所提出方法的有效性,以及相对基于连续Galerkin有限元法的Newmark算法的计算结果的优越性.     

一种新的弹塑性杂交应力元法

本文基于一个改进的弹塑性的Hellinger/Reis■ner 混合变分原理构造了一种用于解弹塑性问题的四节点等参杂交应力元.新的模型中,在单元内增加了等效应力增量、塑性等效应变增量及不协调位移变量,从而使单元内的屈服准则及流动法则平均得到满足,不协调位移改进了单元应力精度.计算表明,新的模型可以提高弹塑性杂交法的精度和计算效率.     

分区混合有限元法计算应力强度因子

本文应用分区混合能量原理,提出分区混合有限元法,用以计算应力强度因子,方法的特点是:在裂纹尖端附近采用应力型奇异单元,在外部采用位移型常规单元。由于针对问题的受力特点,合理地把应力型与位移型、奇异元与常规元、解析解与数值解加以结合,各自发挥所长,从而能以较疏的网格取得较高的精度。 本文不仅为计算应力强度因子提供了一种有特点的有效解法,而且为分区混合有限元法的广泛应用提供了最初的例证。     

采用共旋应变的三维热弹塑性有限变形有限元法

本文采用线性化共旋应变张量和增率型虚功原理，建立了有限变形热力耦合弹塑性有限元法。在该方法中，材料的流动应力取为应变总量、应变速率和温度的函数，推导了包含这种函数关系的本构矩阵。另外在温度场分析中，考虑了塑性功和摩擦功转化的热量。文后给出的算例表明该方法可以很好地模拟热加工过程。     

平板弹塑性分析的杂交应力三角形有限单元

本文提出了采取分区域混合使用虚力原理和虚位移原理的方法推导有限元杂交模型,并用这种方法具体导出了一种增量型的杂交应力分层三角形板单元.本单元,导出时用了作者们早先给出的正交各向异性体增量型的塑性应力应变关系,并且以E.Reissner 厚板理论为基础,可用于对工程上各种厚度的板(壳)进行弹塑性分析.文中提出的混合使用虚力原理和虚位移原理的方法可使许多无变分原理的问题直接建立杂交模型.     

用杂交应力元分析板的弹塑性屈曲

基于一个含面内初应力薄板问题的修正的Hellinger-Reissner变分原理,导出了一个十二自由度矩形杂交应力弯曲板元。并首次将杂交应力模型用于求解各向同性以及加筋平板的弹塑性欧拉屈曲问题。计算中,将Sturm序列方法与0.618加载法相结合以确定临界应力。材料性质采用Stowell塑性屈曲理论及Ramberg-Osgood应力应变关系加以反映。 计算结果与解析解、实验值均符合良好。而且比多数已知有限元解精确。这表明,用杂交应力模型求解平板的弹塑性欧拉屈曲问题可行,方便,可以获得满意结果:本文导出的单元精度高、收敛快。     

分区混合有限元法求混合型应力强度因子

本文在早先工作[1],[2]的基础上,进一步用分区混合有限元法求解平面断裂问题的应力强度因子,作了两点改进:1.余能区单元采用多个应力参数;2.求解的问题可包括混合型问题。文中给出了几个典型算例,显示出本法的一些优点。     

分区混合有限元法求混合型应力强度因子

本文在早先工作[1],[2]的基础上,进一步用分区混合有限元法求解平面断裂问题的应力强度因子,作了两点改进:1.余能区单元采用多个应力参数;2.求解的问题可包括混合型问题。文中给出了几个典型算例,显示出本法的一些优点。     

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。     

一种高效率弹塑性有限元分析新方法：增量杂交／混合修正弦线模量法

本文在文献[1]给出的放松应力增量平衡约束的修正余能广义变分原理基础上,提出一种高效率的弹塑性有限元分析的新方法——增量杂交/混合修正弦线模量法。该法保持了文[1]方法的全部优点,而在迭代过程中,依据材料的单向拉伸应力—应变关系,不断改变过渡区和塑性区单元柔度矩阵和塑性矩阵中的弹性模量;并在体积压缩模量不变假设下,相应地改变过渡区单元矩阵中的泊松系数。从而大大降低了迭代收敛次数和单刚计算量,提高了多类变量弹塑性有限元分析的计算效率和收敛精度。     

用应力杂交有限元法计算平面及轴对称热应力问题

1.问题的提出有限单元法作为一种有效的计算手段已广泛地应用到许多不同的领域和工程实际问题中。而有限元位移法以其简便的计算格式和明了的力学意义,在有限元法里起了主导作用,但大量计算实践表明,用位移法求问题的应力分量,其结果是不太理想的,特别是近年来,随现代技术中热过程的温度及速度增加的影响,热应力问题常常发生在机器制造、航空、冶金、建筑业和其他部门。但由于问题的复杂性,它们     

混合Trefftz有限元法反平面断裂问题的探讨

基于修正变分原理,采用满足控制微分方程的应力和位移混合Trefftz函数,满足裂纹单元断裂性质的特殊Trefftz函数以及满足裂纹尖端条件的附加试函数,推导出混合Trefftz有限元法反平面断裂问题公式,给出应力集中因子解析表达式.同时,给出单个边裂纹、单个曲折裂纹和三个边裂纹反平面裂纹问题三个算例,探讨特殊Trefftz函数个数、破裂单元个数、高斯点数以及不同附加试函数对结果的影响.最后,将计算结果与一般有限元算法或其它方法结果进行对比,分析了混合Trefftz有限元法的精确性和高效性.     

弹塑性有限元法在机械工程中的应用——介绍轮盘的超速预应力处理计算

本文叙述了旋转机械零部件的超速预应力工艺及其计算方法。文中采用了自编弹塑性有限元分析程序,对某高速燃汽轮机的试验叶轮分别用变刚度法以及初应力法进行了计算,得到了满意的结果。采用本文推荐的方法及程序,对具有解析解的标准叶轮,进行了比较分析,其最大百分相对误差不超过3％,因此所荐方法及程序是超速预应力工艺计算中较为有效的分析工具。