旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元肖及在波纹管计算中的应用（Ⅰ）

为切实有效地计算波纹管，建立了旋转壳在子午面内整体弯曲几何非线性问题的摄动有限元法。以结构环向应变的均方根为摄动小参数，将有限元节点位移列式和节点力列式直接展开。通过摄动小参数将非线性有限元的载荷分级和迭代过程有机地统一起来，即载荷的分级是有约束的，每一级载荷增量和所对应的位移增量之间的关系是已知的，每一级的计算一步到位。为叙述方便并具实用性，将旋转壳用截锥壳单元进行离散。位移分量和载荷分量沿环向按Fourier级数展开，沿子午线用多项式插值，端面弯矩和横向力化成载荷分量离散到节点上。采用Sanders中小转角非线性几何方程和各向同性广义Hooke定律，对多层材料叠合而成的旋转壳按各层薄膜应变、弯曲应变、扭转应变相等的原则进行处理，该方法能方便有效地计算单层和多层波纹管整体纯弯曲、横向弯曲的几何非线性问题。并为有限元处理非线性问题提供了一条新途径。