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一个基于膜板比拟理论的四节点二十四自由度的平板壳单元 总被引:3,自引:0,他引:3
应用膜板比拟关系 ,可以避开 c1 连续性的困难 ,为板单元的构造提供了一种新的途径 ,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文构造了一个四节点二十四自由度的平板壳单元 ,该单元由平面四节点理性元 RQ4(膜部分 )和由膜板比拟理论构造的一个四节点十二自由度的板单元 (弯曲部分 )构成。该单元构造简单 ,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。 相似文献
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广义协调平板型矩形壳元 总被引:8,自引:0,他引:8
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。 相似文献
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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。 相似文献
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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. 相似文献
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为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题,本文针对八节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。采用拟应变法,对应变场另行假设,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入Wilson非协调模式,构造了大变形情况下的拟应变场表达式,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。通过算例表明,本文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式,能够解决冲击动力问题中的大变形问题。 相似文献
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几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式进行了推导和讨论;分析了悬臂梁大转动、不同壁厚条件下简支圆柱形屋顶空间大变位两个经典算例。研究结果表明:(1)几何刚度矩阵的显式计算公式不仅为板壳结构几何非线性列式提供了方便而且具有良好的精度;(2)推导的几何刚度矩阵适用于各类型四边形二十四自由度平板壳单元模型;(3)与数值积分相比,采用解析形式的几何刚度矩阵可以显著提高非线性响应计算效率。 相似文献
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带旋转自由度C^0类任意四边形板(壳)单元 总被引:5,自引:0,他引:5
基于Reissner-Mindilin板弯曲理论和Von-Karman大挠度理论,采用单元域内和边界位移插值一致性的概念,将四节点等参弯曲单元与Allman膜变形二次插值模式相结合,对层合板壳的大挠度分析提供了一种实用的带旋转自由度的四节点C^0类板单元。大量算例表明:该单元对板壳结构的线性强度、稳定性和后屈曲分析都表现出良好的收敛性和足够的工程精度。 相似文献
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钢框架高等分析中考虑局部屈曲的子结构法 总被引:1,自引:0,他引:1
将相对自由度概念引入三维实体等参数单元,得到了16结点相对自由度壳元的插值表达式,并基于更新拉格朗日构型的虚位移原理推导了该壳单元的刚度矩阵。在单元刚度矩阵形成以后采用子结构法对内部结点自由度进行聚缩,根据薄壁构件相关假定并考虑截面翘曲因素的影响,通过边界结点的位移协调条件把壳单元组装成每端7个自由度的薄壁梁-柱单元参与整体分析,可以考虑板件局部屈曲的影响;突破了传统分析的紧凑型截面限制,并通过算例证明了本文方法的精确度和有效性。 相似文献
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平面壳单元是由平面应力单元和平板弯曲单元叠加组合而成,具有简单的理论表达,但是它在计算曲面壳体结构时误差较大。为了进一步提高平面壳单元的计算精度,本文提出了一种计算平面壳单元刚度矩阵的新方法。通过该方法在高斯积分点建立多个单元局部坐标系,并保证每个局部坐标系都位于单元在高斯点处的切平面上,从而可以有效适应曲面壳体形状,达到进一步提高平面壳单元计算精度的目的。为了在这种新坐标系下计算单元刚度矩阵,给出了求解形函数对局部坐标的导数、局部到自然坐标系积分转换的雅可比、以及局部到整体坐标系的转换矩阵的新型计算方法。通过将这些新坐标系以及新计算方法运用到平面壳单元DKQ24中,可以有效提高平面壳单元尤其是在计算曲面壳体时的精度。计算结果表明,本文方法和平面壳单元相结合,不仅具有平面壳单元简单的理论表达式,还能得到满意的精度。另外,本文方法还可以应用到其他类型的平面壳单元,为提高其他类型平面壳单元的计算精度提供了一种新的途径和思路,具有广阔的应用前景。 相似文献
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本文从弹性力学Reissner变分原理出发推导旋转壳曲线坐标系下内分,位移的二类变量广义变分原理,依据这个原理推导一类旋转壳坐标系中具有独立横向转角的受谐和外载荷下的杂交旋转壳单元,内力模式的选用使刚度矩阵的剪切部份在薄壳情况下能反映Kirchhoff假设,并使单元刚度矩阵满秩,从而保证单元无剪切自锁和零能模式,数例证明这类单元对中厚和薄旋转壳具有良好的通用性和较高的精度。 相似文献
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In this paper a generalized variational principle with two-field variables is derived from the Reissner principle of elasticity in the curvilinear coordinates of a revolution shell, based on which, a new kind of mixed elements with independent transverse rotations is formulated for revolution shells subjected to harmonic external loads. The resultant-stress interpolations are carefully selected so that the shear part of the element stiffness contains the Kirchhoff hypothesis for thin shells and element stiffness matrices have correct ranks. The elements are free from shear locking and spurious kinematic modes. Numerical examples show that the new elements have good generality and high accuracy for thin and moderately-thick revolution shells. 相似文献
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首先对薄板弯曲平衡方程的弱形式进行了推导,导出保证单元收敛的弱协调条件,即三角形顶点函数值连续和三边的法向导数积分连续这两个条件;对比拟协调元、广义协调元和双参数法中所使用的3个积分连续条件,本条件更弱;再对这3个积分协调条件的构成方法进行了总结和分析,现有采用积分连续条件构造的有限元大都采用了这些构成方法.采用弱协调条件构造有限元,比原来的构造范围更广,井以此构造出几种单元作为算例.采用这种构成法还可构造多种单元,它们都具有采用最小势能原理法构成有限元的简便的优点,并在任意网格下收敛到真解. 相似文献
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提出了一种分析交各向异性圆柱壳和阶梯圆柱壳稳定性问题的混合变量条形传递函数方法。首先基于Fluegge薄壳理论,通过定义广义位移变量和对应的广义力变量,建立了圆柱壳混合变量能量泛函;然后通过引入条形单元,定义混合状态变量和采用传递函数方法对超级壳单元求解,得到具有多种边界条件圆柱壳屈曲问题的半解析解;最后通过位移连续和力平衡条件,可以得到阶梯圆柱壳屈曲问题的解。理论解推导过程表明此方法在引入边界条件和进行阶梯圆柱壳求解时非常方便。算例分析的结果验证了本方法的正确性。 相似文献
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A new 4-node quadrilateral flat shell element is developed for geometrically nonlinear analyses of thin and moderately thick laminated shell structures. The fiat shell element is constructed by combining a quadrilateral area co- ordinate method (QAC) based membrane element AGQ6- II, and a Timoshenko beam function (TBF) method based shear deformable plate bending element ARS-Q12. In order to model folded plates and connect with beam elements, the drilling stiffness is added to the element stiffness matrix based on the mixed variational principle. The transverse shear rigidity matrix, based on the first-order shear deformation theory (FSDT), for the laminated composite plate is evaluated using the transverse equilibrium conditions, while the shear correction factors are not needed. The conventional TBF methods are also modified to efficiently calculate the element stiffness for laminate. The new shell element is extended to large deflection and post-buckling analyses of isotropic and laminated composite shells based on the element independent corotational formulation. Numerical re- sults show that the present shell element has an excellent numerical performance for the test examples, and is applicable to stiffened plates. 相似文献