应用分区非线性变分原理的杂交薄壳单元

本文讨论了高交杂交壳体元在材料非线性分析中的应用，为了更精确估计单元内各部分应力的不同影响，本文应用了分区非线性变分原理推导出杂交壳元在应力增量下应用初始应力法的失衡节点力，这使得高次杂交元在非线性分析中的优点得以充分发挥，从而大大提高了计算精度。     

非线性拟协调元与杂交／混合元：Ⅱ．关于Hu－Washizu变分原理

讨论了增量Ｈｕ－Ｗａｓｈｉｚｕ变分原理，给出了基于Ｈｕ－Ｗａｓｈｉｚｕ变分原理的非线性杂交／混合有限元列式，将非线性拟协调有限元与基于Ｈｕ－Ｗａｓｈｉｚｕ变分原理的非线性杂交／混合有限元进行了比较。     

基于Hellinger-Reissner变分原理的应变梯度杂交元设计

从一般的偶应力理论出发,基于Hellinger-Reissner变分原理,通过对有限元 离散体系的位移试解引入非协调位移函数,得到了偶应力理论下有限元离散系统的能量相容 条件,并由此建立了应变梯度杂交元的应力函数优化条件. 根据该优化条件,构造了一 个C0类的平面4节点梯度杂交元,数值结果表明,该单元对可压缩和不可压缩状态的 梯度材料均可给出合理的数值结果,再现材料的尺度效应.     

轴承非线性油膜力的一种变分近似解

基于自由边值理论和凸集上的变分方法，提出一种求解当轴颈大扰动时实际轴承瞬态油膜力的近似公式。公式中引入一个参数来模拟油膜破裂自由边界（雷诺边界条件），则凸集上的泛函极值问题就转换为求此参数的代数极值问题。对椭圆轴承在轴颈作大范围扰动情况下的计算结果表明，这一方法达到了很高的精度，可用于转子－轴承系统的非线性动力分析，能大量降低数值计算瞬态油膜力所需的计算量。     

非线性复合材料的一种杂交应力有限单元方法

建立了非线性复合材料模型的杂交应力有限元方法,并在材料主坐标系下提出直接方法计算单元非线性应力场,然后由此计算单元切线刚度矩阵和剩余载荷并转换到整体坐标系下,利用Newton-Raphson方法进行结构的位移迭代。在Hahn-Tsai非线性复合材料杂交元分析中,由位移和应力方程所导出求解单元非线性应力场的简单迭代法是条件收敛的,对较大载荷当迭代位移增加到一定程度以后无法得到应力收敛解。但是,利用本文提出的直接法由于完全避免了非线性应力场迭代,不仅很好地解决了这一问题,而且极大地提高了计算效率。数值算例说明该方法是确实有效的。     

考虑变形耦合的几何非线性空间梁单元

以"精确几何模型梁单元"为代表的很多几何非线性梁单元,在构造过程中分别对描述截面转动的转角和描述截面形心位置的位移进行了独立插值,由此引起了诸如运动学描述冗余和剪切闭锁等困难。其根本原因在于单元形函数没能体现细长梁中的变形耦合关系。本文对这类传统单元进行了改造,通过深入研究单元变形之间的内在联系,提出了一种变形场完全满足Bernoulli梁变形耦合关系的新单元,避免了构造过程中对转动矢量的插值,并通过数值算例检验了单元的有效性。     

非线性复合材料杂交应力有限元的有效迭代方法

推导了面内剪应力应变关系非线性的复合材料的杂交应力有限元列式,给出了位移迭代和应力迭代的策略和步骤.提出一种非线性应力场迭代格式的改进方案,不仅提高了收敛速度,而且克服了大载荷下简单迭代法循环迭代而无法收敛的关键问题,使得所提出的非线性杂交应力元方法几乎对任意大载荷都能够收敛.数值算例表明该方法是确实可行的.     

非线性拟协调元与杂交／混合元：Ⅰ．关于Hellinger－Reissner变分原理

给出了非线性拟协调有限元列式方法，将非线性拟协调有限元与基于Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理的杂交／混合有限元进行了比较。     

粘性流体动力学有限元变分原理

本文把建立有限元变分原理的一种新方法“N>2直接方法”从固体力学推广到流体力学,并用该方法把粘性流体动力学的广义功率消耗原理和广义变分原理发展成为有限元变分原理。还在论证中发现,相邻有限元交界面上的应力协调条件会自然地满足而无需引进任何拉民乘子。本文还建立了混合杂交非协调元的变分原理和广义变分原理,它解除了全部协调性约束条件和其它的边界性约束条件,但是并不增加待定的拉氏乘子,因此使有限元计算得到简化。本文结果可以作为粘性流体动力学有限元计算的基础定理。     

Model optimization of hybrid stress general shell element

A 20 DOF (degree of freedom) hybrid stress element based upon Mindlin plate bending theory is developed using the optimizing design method for thin and moderately thick shell. It is of quadrilateral shape with only four corner nodes and can be used for both shallow and deep shells with excellent performance and the shear locking problem no longer exists.The project supported by National Science Foundation of China.     

Buckling analysis of laminated cylindrical shells by 3-D multilayer hybrid element

A 3-D multilayer hybrid element is developed for the analysis of thick laminated plates and shells. The stresses are assumed independently in each sublayer element and the stress continuity between adjacent sublayers is applied to form the stress pattern of the multilayer element. Both interlaminar stress concentration and global structure response can be adequately predicted by the element model. The buckling analysis of orthotropic cylindrical shells under the external pressure is performed and the results show that the plane strain assumption is not applicable to the buckling of long orthotropic cylindrical shells.     

On vibration of hemispherical shell by using finite element method

This paper establishes the finite element equation for the spherical shell.The resonantfrequencies of the above shell under different boundary conditions are also discussed andcalculated.     

求解大柔度梁/绳索的ANCF单元及隐式迭代格式

为模拟大柔度梁/绳索结构的变形和大范围运动,基于绝对节点坐标方法ANCF(Absolute nodal coordi-nate formulation)和HHT(Hilber-Hughes-Taylor)积分方法,建立了ANCF单元的隐式动力学迭代格式.得到了简洁的节点等效力向量,且进一步导出了切线刚度矩阵的全部公式,...     

用于超弹性分析的高效杂交应变--EAS固体壳单元的研究

提出了一个用于橡胶材料分析的弱变分方程,基于一个可压缩Neo—Hookean模型,将EAS模式和杂交元法有机地结合起来,推导了一个高效、稳定的杂交应变——EAS固体壳单元,通过巧妙地选择应交插值函数和本文中提出的一个精化措施,克服了橡胶材料所表现出的大应变超弹性本构为杂交元正交化法的实施所带来的困难,保证了整个单元列式都仅采用低阶高斯积分,显著提高了计算效率,确保橡胶材料不可压缩性计算的顺利进行,并克服了固体壳元的厚度自锁问题。     

Stress analysis of functionally graded shells using a 7-parameter shell element

In this paper, finite element stress analysis of functionally graded structures using a high-order spectral/hp shell finite element is presented. The shell element is based on a seven-parameter first-order shear deformation theory in which the seventh parameter, in addition to the usual six degrees of freedom, is the thickness stretch. The continuum shell element is utilized for the numerical simulations of the fully geometrically nonlinear response of functionally graded elastic shell structures. Several nontrivial shell problems are considered to report deflections and stresses, the latter being the main focus of the current paper. It is found that the stresses computed in the current study agree only in some cases with those of ANSYS and/or ABAQUS and thus requires additional study to determine the cause of the disagreement.     

基于开放式结构有限元系统 SiPESC.FEMS平板壳单元研发

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。     

应用平板壳单元DKQl6分析板壳结构的几何非线性

应用新近开发的四边形十六自由度离Kirchhoff平板壳单元DKQl6，分析了板壳结构的几何非线性问题，采用Total Lagrange格式，在小应交、中等转动的假定下，建立了该单元几何刚度阵和大位移矩阵．非线性方程采用位移引导或弧长引导的牛顿-拉夫森增量迭代法求解．讨论了网格和加载步效对收敛性的影响，通过对典型算例的计算以及与其它单元的比较，说明了DKQl6单元在板壳结构几何非线性分析中也有良好的精度．     

Mixed compatible element and mixed hybrid incompatible element variational methods in dynamics of viscous barotropic fluids

ＭＩＸＥＤＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＤＭＩＸＥＤＨＹＢＲＩＤＩＮＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥＥＬＥＭＥＮＴＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＭＥＴＨＯＤＳＩＮＤＹＮＡＭＩＣＳＯＦＶＩＳＣＯＵＳＢＡＲＯＴＲＯＰＩＣＦＬＵＩＤＳＳｈｅｎＸｉａｏ－ｍｉｎｇ（沈孝明...     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，数值算例表明：本文的计算方法和计算程序是正确可靠的，可用于弹塑性板壳结构的非线性分析，计算结果屈曲临界载荷和极限承载能力。