可变节点二维不协调QM6单元

本文给出可变节点二维不协调QM6单元的计算公式和收敛性的验证.典型算例表明,在相同计算量的情况下,本文的单元在位移和应力的精度上远远超过协调型的四边形与三角形等参元.由于该单元程序设计容易,因此在结构分析的CAD程序系统中应当采用这个单元.     

适用于大变形分析的平面协调梁单元

常用的平面欧拉梁单元位移插值模式应用于大变形问题的T.L.有限元分析时，不能满足单元间转动位移协调要求，降低了有限元的求解效率和计算精度.针对该问题，导出了Lagrangian描述下平面梁单元节点转角和位移导数间的关系，根据单元间平动位移和转动位移的协调条件构造出大变形梁单元的位移插值模式.在此基础上给出了单元Green应变的表达式，并基于虚功原理得出了平面欧拉梁大变形条件下的有限单元列式.编制了采用修正牛顿法求解的有限元程序，通过数值算例验证了单元的合理性和有效性.计算结果表明，该单元具有计算量小、计算精度高的优点.     

基于切应力条件的广义协调等参元

非协调位移模式可有效改善计算精度,但对任意非规则网格常不能满足收敛性条件.根据线性边界力状态下的广义协调条件,对任意不规则四边形单元构造出一种广义协调等参元.该单元的导出考虑了线性切应力条件,使单元间位移协调条件在加权残数意义上得以满足.进一步给出了相应的广义协调应变形函数矩阵,模式紧凑而不易出现奇异性.该等参元对任意不规则四边形网格能通过分片检验,当单元为平行四边形时蜕化为Q6元.算例表明,该类型等参元精度较高,对不规则网格剖分能保持良好的数值性态.     

非协调元位移基本项的逆解法

从双调和的应力函数入手,根据所选定单元的自由度数,合理地选择应力函数的多项式形式．采用逆解法推导出具有刚体位移和常应变所对应的位移项,且满足平衡方程、几何方程、本构方程等基本控制方程的弹性力学平面问题位移基本解．为构造高精度新型单元提供了一条途径．并试探了这种非协调元在动力问题中的应用．     

圆柱壳杂交应力元

本文基本修正的余能原理,在圆柱座标系内,提出了一种圆柱块杂交应力单元。单元内膜力与弯矩包括了完全线性项,切力为常值,边界有四个节点,20自由度。可用于薄壳,也可以计入横向剪切而用于厚一点的壳体,与曲梁协调元相组合,可以分析加筋壳。文中讨论了关于单元内应力与边界位移选定的某些问题。为避免奇异性,变换矩阵〔G〕的秩应不小于n-l(n 为边界位移自由度数,l 为单元刚体位移数目)。     

离心式压缩机叶轮叶片应力有限元分析

离心式压缩机叶轮叶片是旋转式周期性结构,由于高速运转时叶轮叶片内有很大的应力产生,是造成破坏的主要原因。本文采用三角形平板单元和平面应力三角元对叶轮叶片进行有限元计算,并引入伪单元处理重复子结构,大大地减少了计算工作量。     

压力容器接管区应力场有限元分析

针对压力容器接管区局部高应力高应变区的状态和裂纹的断裂规律特征,对多种孔径的异型板应力应变场应用弱协调元,建立单元间位移弱连续条件的协调有限元模型,不需要应力满足平衡条件,因此可以解决常规有限元难以适应的奇异性领域.本文分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力分类数值分析,为压力容器接管部位的设计和裂纹疲劳扩展分析提供了可靠依据.     

航空发动机叶片的极值响应面法可靠性分析

为了研究离心力和重力对航空发动机叶片可靠性的影响,采用有限元法和极值响应面法对某航空发动机叶片进行了可靠性分析.考虑离心力和重力作用,计算并找到了叶片的最大位移点和最大应力点;以叶片的转速、材料密度和重力加速度作为随机输入变量,并将最大位移点和最大应力点作为可靠性分析的对象,基于蒙特卡洛法抽样拟合极值响应面方程;对极值响应面方程进行大规模仿真,完成叶片可靠性分析,得到了叶片的可靠性概率和影响位移及应力的随机变量灵敏度.结果表明:叶片的最大位移和最大应力可靠性概率满足基本设计要求;同时得出了影响叶片可靠性分析的主次因素依次为转速、材料密度和重力加速度.     

喷油泵柱塞套的应力变形分析

本文对柴油机喷油柱塞套的载荷及约束进行了分析，介绍了应用8－21节点三维等参数单元对柱塞套的应力和位移进行计算的有限单元力学模型，并分析了应力和径向位移的分布规律。最后，提供了最大应力和最大变形所在的部位和数值。     

碳纤维与玻璃钢风力机叶片动力特性的对比分析

以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,分析了碳纤维与玻璃钢(GRP)材料的叶片和风轮在静止工况下的模态频率与振型,对比了两种叶片在额定工况下的应力与位移。研究结果表明:两种材料的叶片均表现出较高的抗扭能力,碳纤维风轮的抗摆振能力更强;碳纤维与GRP叶片位移及应力分布相似,刚度较低的GRP叶片使得其位移响应值很大、应力响应值相对较小。     

风电锁紧盘轴套位移与应力计算

为了保证轴套在承受外压时其内表面位移与应力计算结果的精确性,采用厚壁圆筒理论和有限元分析软件ANSYS,分别对不同外压、内半径、外半径的三组轴套模型进行分析,同时给出了内表面位移和最大应力的计算公式。研究结果表明：位移和应力在轴套内表面处达到最大值;内表面位移和最大应力与外压、内半径成正比,与外半径成反比;两种方法计算结果的相对误差保持在1%之内;采用厚壁圆筒理论计算轴套内表面位移和最大应力所得结果能够满足风电锁紧盘的设计要求。     

3类面型下颌骨应力分布的数值研究

针对不同下颌骨结构对应力分布的影响问题,基于面型与下颌骨结构的关系,选择3类面型（尖型、方型和圆型）的下颌骨,建立3维有限元模型。比较分析了3类面型下颌骨的位移、应力及肌肉力分布规律和差异。结果发现,不同面型所对应的下颌骨具有一定的构型特征。圆型的前后径距显著低于方型和尖型,但其对位移、应力分布和肌肉力等的影响不显著。方型面型下颌骨的升支高度明显高于圆型和尖型,其位移、应力和肌肉力均显著低于圆型和尖型。说明不同下颌骨结构对应力分布的影响是存在的,但不同的结构差异,其影响是不同的。因此,为了使有限元结果更合理和具有可比性,对临床有更明确的指导作用,深人细致地研究不同构型下颌骨对应力分布的影响规律,建立下颌骨有限元模型的量化标准是非常必要的。     

关于基体曲率的热障涂层残余应力分析

采用空心和实心四相同心圆模型,导出了轴对称温度应力状态下的位移公式,分析了基体曲率对热障涂层残余应力的影响。结果表明:热障涂层结构中各层内既有环向应力,又有径向应力,应力大小与温降成线性关系;当陶瓷层在外层时,在氧化层/陶瓷层和粘结层/氧化层界面上产生垂直界面的拉应力,且实心模型的拉应力远大于空心模型的拉应力;当陶瓷层在里层时,空心模型中相应界面上的应力为压应力。     

岩石爆破作用的激光全息研究

在国内首次建立了爆炸加载全息干涉实验系统,阐述了三维模型动态位移场定量分析的基本原理．应用全息干涉法记录了大理石模型中爆炸应力波所引起的表面位移的直观全场信息．研究结果表明：集中药包在岩石表面爆破时,Ｒ波是起决定作用的波系,表面位移的主要分量是离面位移和径向位移;切槽孔爆破时,切槽尖端产生拉应力集中,有利于裂纹的定向产生     

蓄水过程对防渗墙应力应变的影响分析

应用有限元软件,分析了某平原水库蓄水过程对防渗墙应力应变及防渗墙的变形的水平与竖向位移的影响.得出防渗墙的水平应力及竖向应力随水位的上升而逐渐增大,水平位移随水位的上升从偏向上游逐渐向下游移动,竖向位移逐渐向下移动.     

支承点位移对点支式玻璃板承载性能的影响

采用有限元软件ANSYS建立了点支式玻璃板的计算模型,应用线弹性有限元方法分析了几种较不利的支承点位移分别对四点及六点支承玻璃板孔边应力、跨中应力、跨中挠度等承载性能的影响。结果表明：支承点位移对以边中点应力作为控制应力的四点支承玻璃板承载性能的影响很小,而对以孔边应力作为控制应力的六点支承玻璃板承载性能的影响较大。     

裂纹应力函数结构形式的确定

本文采用复变函数保角变换和柯西积分式给出两个解析应力函数的结构式，为二维裂纹问题的应力、位移参量计算提供了必要的条件。     

叶盘结构振动应力数值预测方法研究

给出了叶盘结构振动应力数值预测方法.首先计算了协调叶盘结构在设计转速下、气动力作用下的振动应力,然后根据错频方案,研究了叶盘振动特性,对其振动应力进行预测,并对不同错频方案的计算结果进行了对比分析.认为错频对振动应力的影响正比于其对振动位移(振幅)的影响,可以从系统最大位移的角度来评估叶盘转子失效的风险.     

小腿肢体残端的三维有限元应力分析

通过建立三维线性有限元模型来分析在集中载荷作用下小腿肢体残端的应力分布,且分析了不同边界条件对肢体残端应力分布的影响。此模型基于残肢、骨的三维几何形状,考虑残肢表面的不同位移约束条件、小变形假定,同时假定软组织和骨都为线弹性材料。得到了在集中载荷作用并考虑位移约束条件下肢体残端的最大主应力和剪切应力分布情况,并对此进行了比较和分析,此模型可以预测在不同载荷作用和不同位移约束条件下肢体残端的应力分布,可作为假肢优化设计的依据。     

实用有限元后处理程序的研制及开发

简述了通用的有限元后处理中位移图和等应力线的生成方法，分析并提出了新的应力调色图的生成算法，该法简单且快速．实例表明本算法所生成的应力调色图能够清楚直观地反映应力分布及变化情况，其效果是等应力线所无法比拟的．