一种只用挠度插值函数的厚、薄板通用三角形单元

在Reissner厚板理论中,如果设板内剪力为常量,则板的横向剪切变形与挠度不再相互独立。本文据此构造了一种只用挠度插值函数的厚,薄板通用单元。     

厚薄板通用三角形位移元

本文构造出了一种具有九个自由度的厚薄板通用三角形位移单元，并给出了单元刚度矩阵显式。这种单元以其简洁的常规位移元列式可在相当宽的板厚变化范围内（包括板厚为零）获得很高的计算精度，其结果可与相应的矩形单元相比。而且不会出现剪切自锁。     

薄板弯曲单元的精化矩阵

本文提出一个改进薄板弯曲单元计算精度的一般性方法：用精化矩阵对原有的单元刚度阵进行修正。实践表明，这种方法可以有效地改变单元的刚柔特性，从而达到提高单元精度的目的。文中证明了，单刚中加进精化矩阵不会破坏原来单元的收敛性质。     

薄板弯曲单元的精化矩阵

本文提出一个改进薄板弯曲单元计算精度的一般性方法：用精化矩阵对原有的单元刚度阵进行修正。实践表明，这种方法可以有效地改变单元的刚柔特性，从而达到提高单元精度的目的。文中证明了，单刚中加进精化矩阵不会破坏原来单元的收敛性质。     

薄板弯曲问题的广义协调三角形元

本文根据广义协调元的基本思路,引入常弯矩下的广义协调条件,导出具有九个自由度的薄板三角形第Ⅰ类广义协调元GcI-T9。其推导方法同通常的非协调元一样简单,可沿用常规方法加以实施。由于满足常弯矩下的广义协调条件,本单元可以保证通过分片检验。算例表明GCI-T9能以少的自由度得到好的计算精度。     

平面三角形单元有限元差分法

本文基于有限元差分法的构造方法,建立了平面三角形单元的有限元差分法。该方法的计算过程简单、规范,能够形成通用的计算程序。它直接给出连续的应力场,能够通过常应变收敛试验,具有较常规有限元法高得多的计算精度。更重要的是,该方法的构造思路能够推广于人们熟知的任何单元中。     

样条厚薄板通用矩形单元

本文利用样条分段插值表示式,借助于最小势能原理,构造了二次样条及三次样条厚薄梁通用单元的位移模式,并推广到二维问题上去,建立了双二次样条及双三次样条厚薄板通用单元。文中给出的算例表明,这些单元均具有自由度少,连续性强,精度高的优点。     

一种新型的薄板弯曲单元

本文将薄板弯曲问题的4阶微分方程,化为两个2阶微分方程,并提出了一个与之相应的三变量广义变分原理,然后从这个原理出发,进行有限元求解。该方法不但成功地将C~1连续性条件降为C~0问题,而且降低了板单元的自由度数目,同时单元的精度也是令人满意的。     

一个厚薄板通用的三角形板弯元

本文提出了一个新的厚薄板通用的三角形板弯元,根据Hellinger-Reissner变分原理推导出来的新单元具有独立的转角、位移、剪应变和弯曲应变的插入函数,它没有其它混合元所存在的一些缺点。一些典型例子表明这个新单元具有很好的特性,刚度矩阵简单,计算精度高,收敛速度快以及厚薄板通用性强。     

两个薄板弯曲广义协调三角形元

本文根据修正势能原理,应用结点挠度的协调条件以及各边平均挠度和平均法向转角的广义协调条件导出两个九自由度三角形薄板位移型单元LZ1和LZ2.这两个广义协调元是低阶次高精度单元,能够通过分片检验。从精度、简便性和可靠性全面衡量,它们是两个优质的九自由度三角形薄板单元。     

应力强度因子分析的三角形Williams单元

弹性断裂分析的Williams广义参数单元计算模型中忽略了紧邻裂尖的微区域,为了进一步完善该计算模型,本文提出并建立了三角形Williams单元。首先围绕裂尖将奇异区均匀分割为有限个三角形单元,利用改进的Williams级数建立该单元的整体位移场计算模型;其次沿径向将该三角形单元进一步离散为多个相似四边形微单元和裂尖三角形微单元,并利用经典有限元理论建立微单元的局部位移场计算模型;然后利用整体位移场控制各微单元结点位移,并在此基础上研究建立裂尖奇异区三角形Williams单元及其控制方程。该单元模型中含有与裂尖应力强度因子相关的参数,能够直接计算裂尖处的应力强度因子。最后结合算例详细分析了三角形Williams单元计算模型中径向离散因子、离散数、Williams级数项对计算结果的影响。算例分析表明,三角形Williams单元所得的应力强度因子具有对奇异区尺寸不敏感的优点,且收敛快,计算精度高。     

有旋转自由度的高精度三角形单元

本文从三次平面等参元出发，构造出角结点有旋转自由度的三角形单元。该单元与三次平面等参元有相同的单元特征及精度，同时具有连续介质力学中关于旋转度的定义。     

一个有效的任意四边形薄板弯曲单元

本文给出了拟协调任意四边形薄板弯曲单元QCQ单元,该单元通过常应变分片试验,近似通过线性应变分片试验,退化成矩形时,通过线性分片试验。单元刚度矩阵计算简单,不需要作数值积分。算例表明,QCQ单元精度高,收敛快,本文讨论了拟协调元的载荷项,提出了拟一致载荷的概念。     

无单元法分析薄板自由振动问题

提出了分析四边简支和四边固定薄板自由振动问题的无单元法，推导了无单元法的插值函数，从变分原理出发导出薄板自由振动的质量矩阵和刚度矩阵，编制了相应的计算程序，通过计算实例与其它方法的结果进行比较．数值结果表明无单元法具有一系列优点。     

Zienkiewicz薄板单元的数值流形法实现

Zienkiewicz薄板单元是最早出现的板单元,因节点参数简单,所以在70年代之前曾起过重要作用;但同时它又是非协调的,仅对由三组间距相等的平行直线所形成的网格才能满足分片检验,这限制了这一单元的应用.因此,先后有不少学者对其进行过改进,使其能对任意形状的网格收敛.考虑到数值流形元法(NMM)总是用最佳质量的数学网格来进行逼近,本文尝试用NMM来解决Zienkiewicz单元的网格依赖问题.基于板的最小势能原理,提出了适用于NMM的混合变分提法,然后利用有解析解的椭圆板问题对方法进行了验证.本文所提出的方法,还可被用于其他类型的非协调单元的改造.     

一种有效的厚薄板壳单元

对于厚薄板壳分析提出了一种有效的拟协调位移型三角型单元。采用Ｍｉｎｄｌｉｎ变形假定，在横向剪切刚度项中引入特殊的罚函数，有效地解除了剪切闭锁和抑制了零能模式，并扩大了对跨厚比的适用范围，计算精度也明显提高。文中给出了各种材料和形状板壳的线性和非线性分析。