新型九节点协同转动四边形弹塑性壳单元

为求解板壳结构的弹塑性大变形问题,发展了一种新型九节点协同转动四边形壳单元.与现有的其他协同转动壳单元相比,由于在单元中采用了增量可直接累加的矢量型转动变量,大大降低了非线性增量求解过程中更新转动变量的难度,且在整体与局部坐标系下能得到对称的单元切线刚度矩阵,单元的计算效率得到明显提高.在单元公式中,引入了von Mises材料屈服准则,采用向后欧拉迭代法进行材料本构关系的隐式积分,并选用一致材料模量矩阵.为减轻闭锁现象的不利影响,单元中还引入了假定应变法.通过2个典型算例,证明了这种新型九节点协同转动四边形壳单元在求解板壳结构弹塑性大变形问题时的计算精度和收敛性是令人满意的.     

梁-壳混合分析模型在客车骨架接头焊缝间距优化中的应用

运用基于超单元技术的梁-壳单元混合分析模型对客车侧围骨架接头局部特性进行分析,总结了接头处焊缝间距的大小对接头局部强度的影响,可为改进客车局部结构设计提供参考依据。     

板壳单元模型中非均匀载荷的处理方法探讨

结合DLQ50轮胎起重机的底架结构分析,重点探讨了其非均匀载荷的施加方法,指出了等效接点载荷作用方法的局限性.通过运用ANSYS程序中的表功能特征,提出了新的载荷施加方法,该方法可以成为处理各种板壳单元模型中的非均匀载荷作用的一般方法.     

基于梁格法及板壳有限元法的立交桥空间分析

研究了城市立交桥多股匝道交汇处的异形梁结构的空间受力特性.以某立交桥异型梁为工程背景,采用梁格法模型及板壳有限元法模型对该异型结构进行了对比计算分析,分析研究表明:相对于实体板壳有限元法,梁格法作为一种介于平面和实体有限元方法之间的结构计算方法,其计算简便、高效、实用,可以用于工程设计.     

刚体位移的补充方法及对壳单元有限元解的影响分析

精度和收敛问题是有限元分析研究的重点和热点,而刚体位移对壳单元有限元解的精度和收敛性有着显著影响,但学者对位移对壳单元有限元解的精度和收敛性的影响作用有不同的观点,本文给出了在等参壳单元有限元分析中补充刚体位移的又一方法,并通过算例分析说明了刚体位移对壳单元解收敛性和精度的影响.结果表明刚体位移对壳单元解的收敛性影响明显,不容忽视.     

柱壳元素中的“沙漏模态”与γ-法

本文通过对两侧受有共线、反向的集中载荷的柱壳在线性情况下的节点位移的两例计算,分析了等参薄壁柱壳元素的剪切闭锁与薄膜闭锁以及利用降阶Gauss积分时的沙漏模态的原因,并利用T.Belytschko等人的γ-法对柱壳元素的沙漏模态进行稳定,表明γ-法不仅可用于Facette元素,而且对四边形、四节点的等参柱壳元素也有很大作用,但稳定的结果并不十分理想.本文还解释了γ-法的数学及力学意义,并给出了新的表达方法.     

有边梁圆屋顶应力分析的混合样条有限元法

以混合样条函数作为位移函数，考虑了圆屋顶与顶部环梁及底部环梁变形协调关系，导出了全部必需的公式。进行了例题计算，所得结果与已有文献结果非常接近。本文方法具有自由度少、占计算机内存少、计算速度快等优点。     

基于ANSYS的三维近不可压缩问题的有限元分析

有限元方法是数值求解三维弹性问题的一类重要的离散化方法.在实际工程中,有相当多的材料(如橡胶、塑料等)呈现出近不可压缩(泊松比ν→0.5)的性质,利用常规有限元进行求解时会出现体积闭锁(Locking)现象,需要采用某些特殊的方法.本文基于ANSYS平台系统研究了六面体网格剖分下高阶单元法、减缩积分法及基于u/p格式的混合高阶元法对求解混合边界条件的三维近不可压缩问题的有效性和鲁棒性(robustness).数值结果表明:这三种协调有限元法均能有效地克服三维弹性材料的Locking现象,其中混合高阶元法最为精确,计算所得位移值均随网格尺寸变小而稳定地收敛于理论解.     

板壳结构有限元分析中切向荷载的施加方法

结合火电厂钢煤斗结构分析的实际,提出了板壳结构有限元分析中复杂曲面切向荷载的施加方法,即将面荷载转化为等效节点荷载.阐述了算法的思想并编程实现了该算法,介绍了具体的操作过程,可供类似工程结构分析作参考.     

梁元修正拉格朗日法的刚体检验和节点力计算

分析梁单元修正拉格朗日法的刚体检验和增量节点力计算.根据欧拉 伯努利假定,推导考虑2阶效应的截面转角表达式,得出转角不仅与横向位移导数有关,还与轴向位移导数有关.采用虚功原理,推导出符合刚体检验的几何刚度矩阵,指出几何刚度矩阵不满足刚体检验的原因是采用了转角与横向位移导数的线性假定.分析多种计算增量节点力的方法;利用同一刚度矩阵计算增量节点位移、增量节点力,得出欲求构形的节点力向量后,必须通过由已知构形到欲求构形的近似坐标变换得到欲求构形单元的轴力、剪力、弯矩和扭矩.数值计算结果表明,采用切线刚度矩阵计算增量节点力的方法是有效的,几何刚度矩阵通过刚体检验与否对计算结果无明显影响.     

Numerical simulation of strain localization and damage evolution in large plastic deformation using mixed finite element method

An investigation of computer simulation is presented to analyze the effects of strain localization and damage evolution in large plastic deformation. The simulation is carried out by using an elastic-plastic-damage coupling finite element program that is developed based on the concept of mixed interpolation of displacement/pressure. This program has been incorporated into a damage mechanics model as well as the corresponding damage criterion. To illustrate the performance of the proposed approach, a typical strain localization problem has been simulated. The results show that the proposed approach is of good capability to capture strain localization and predict the damage evolution.