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     

矩形扁壳弯曲问题的一般解

本文建立了四边挠度为零的矩形扁壳弹性弯曲问题的一般解析解.以四边位移为零的固支矩形扁壳为例求解了对称变形问题。     

拟协调大变形矩形扁壳元及其应用

本文采用拟协调元方法,引用简化的扁壳应变分量,构造了一个大变形矩彤扁壳单元,该单元适用于薄板壳的线性和几何非线性分析,数值例题的结果表明本文单元的性态很好。     

含面内转动自由度的广义协调曲面矩形扁壳元

扁壳单元中引入结点转角自由度可以在不增加结点的情况下,增加位移场的阶次,提高计算精度,从而显著地提高单元性能。同时在单元中引入泡状位移场,能有效地扩大了单元位移场的解空间,所构造的单元具有计算精度高、对计算网格畸变不敏感的优良特性。本文利用广义协调薄板单元RGC-12的位移函数作为扁壳元的法向位移,利广义协调矩形膜元的位移函数作为扁壳面的切向位移,通过附加面内转动自由度构造了一个具有24个自由度的4结点广义协调曲面矩形扁壳元GRC-S24。在此基础上再增加一个广义泡状位移,又构造了一个具有更高计算精度的曲面矩形扁壳元GRC-S24M。并通过实例分析对这两个单元的收敛性和精度进行了验证。     

扁球壳的边界元几何非线性分析

本文从壳体位移的三个微分方程出发，采用付立叶积分变换的基本解，利用加权残值法推导了几何非线性边界积分方程。这种基本解的壳体边界元法类似于板的非线性边界元法，各种变量物理意义明确，能方便地处理各种复杂边界条件及有开口情况。文末算例说明本文方法的可行性、收敛性和精确性，并与二变量边界单元法或有限元结果相比较，吻合较好。     

广义协调平板型矩形壳元

本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验，表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠，计算精度优质单元。     

考虑横向剪切变形矩形底中厚扁壳的屈曲研究

基于考虑横向剪切变形直角坐标下矩形中厚扁壳的几何方程、本构关系、平衡方程,建立了关于三个中面位移和两个中面转角为独立变量的矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程。该方程可退化为矩形中厚板屈曲的基本微分方程,从而说明本文推导过程的正确性及一般性。文中矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程是一组耦合的变系数二阶偏微分方程,对常曲率扁壳使用双重三角级数并将其作为广义坐标对该方程组进行解耦,进一步建立中厚扁壳小挠度屈曲的特征方程,并得到了简支矩形中厚壳屈曲的临界荷载表达式,最后获得了其屈曲的临界荷载曲线及其相应的临界荷载值。该临界荷载曲线及其相应的临界荷载值可以退化为矩形中厚板的临界荷载曲线及临界荷载值。结果表明：本文提出的算法求解过程简便,矩形中厚扁壳临界荷载收敛较快。     

广义协调平板型矩形壳元

本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元ＧＣＲ２４。它在四个角点处各有六个自由度，总共二十四个自由度。作为一种极限协调元，单元的收敛性得到保证，并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验，表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠、计算精度高的优质单元。     

球形扁壳在冲击载荷作用下的超临界变形

本文利用Pogorelov提出的薄亮稳定性几何学理论,研究了球形扁壳在冲击作用下的超临界变形行为。这种方法是建立在实验观察中,壳结构的大变形是以近似于一种等距变换的方式产生的。首先,给出了壳体变形能的近似表达式,在此基础上,考虑了两种不同的在扁球壳顶部的冲击方式,利用能量原理,得到了描述运动的控制方程。从而给出扁球壳中心最大凹陷半径随冲击载荷变化的近似表达式,并将此结果与实验进行了比较,二者吻合的还是比较好的。     

考虑横向剪切变形扁球壳方程的完备解

本文导出了厚扁球壳方程的完备级数解。位移分量和内力分量都以显式的形式表示成应力函数和法向位移的函数。文中说明了应力函数多值性对位移单值条件所起的作用,以及应力函数多值性和作用于边界上的力的合力及合力矩的关系。     

矩形底面球形网格扁壳的动力分析

本文利用连续化方法对矩形底面球形网格扁壳的动力进行了研究，推出了一般的动力控制方程。在四边简支的边界条件下，振动方程的解可由两个双重级数的试函数求得。对竖向地震作用下的解也可用类似的方法得到，其计算公式中的相应系数与《建筑抗震设计规范（ＧＢＪ１１－８９）》中的系数相似，并可利用竖向地震反应谱求得。     

矩形底面球形网格扁壳的动力分析

本文利用连续化方法对矩形底面球形网格扁壳的动力问题进行了研究,推出了一般的动力控制方程。在四边简支的边界条件下,振动方程的解可由两个双重级数的试函数求得。对竖向地震作用下的解也可用类似的方法得到,其计算公式中的相应系数与《建筑抗震设计规范(GBJ11-89)》中的系数相似,并可利用竖向地震反应谱求得。     

扁球壳的边界元几何非线性分析

本文从壳体位移的三个微分方程出发，采用付立叶积分变换的基本解，利用加权残值法推导了几何非线性边界积分方程。这种基本解的壳体边界元法类似于板的非线性边界元法，各种变量物理意义明确，能方便地处理各种复杂边界条件及有开口情况。文末算例说明本文方法的可行性、收敛性和精确性，并与二变量边界单元法或有限元结果相比较，吻合较好。     

一种大变形曲壳单元

本文用壳中面节点的位移矢量和节点处壳中面单位法线矢量的矢端位移矢量构造了一种大变形曲壳单元,它是大变形曲壳单元的一般形式,能包括已有的大变形曲壳单元,且公式最简单,计算中采用的载荷增量或位移增量可以很大。     

壳体中面大变形的变形协调条件

不论是未变形的壳体中面,或者变形时的壳体中面都是嵌放在三维 Euclidean 空间的弹性体,所以壳体中面的连续条件表现为壳体中面上的矢量对中面坐标θ~λ和θ~μ的三维协变导数的求导次序可以交换,也就是说,未变形和变形构型的三维 Riemann—Christoffel 张量都应当等于零。从此观点出发,本文推导了壳体中面大变形的变形协调条件。如果采用 Kirchhoff—Love 假设,本文所得的结果与 Koiter[4]的结果完全一致。     

论九参数拟协调元的扩展

九参数拟协调有限元是唐立民等人于１９８０年提出的一种计算简便的薄板单元。该单元具有较好的收敛性。本文利用新的插值观重新分析九参数拟协调元，得出拟协调元的形函数空间，同时，构造出一类具有较好收敛性的新有元，其形函数空间有明显的表达方法。     

利用Ferguson曲面构造中厚壳广义协调元

本文根据广义协调原理，利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面构造含有剪切形影响的法向位移，与面内移移结合，得出适用于中厚度壳体的平直单元模型，算例说明本单元性能良好。     

复合材料面层夹层扁壳非线性精化理论及应用

考虑面层横向剪切变形以及横向剪应力在面层和芯层粘结处连续,应用Hamilton原理建立了正交铺设复合材料面层夹层扁壳新的非线性精化理论。在静力问题情形,控制方程和边界条件化简为用四个基本未知函数表述。作为理论的应用,分析了简支边界条件下正交铺设复合材料面层夹层圆柱壳和夹层球壳的非线性弯曲,得到了其挠度响应和层间应力响应。