带圆孔复合材料板壳的有限元分析

本文把高精度三角形元用于复合材料板、柱壳结构的一般线性静力、稳定、振动问题,导出了有限元分析中的基本公式;并提出了自动生成高精度三角形元单元矩阵的方法,从而避免了繁琐的单元矩阵公式推导.文中重点分析了带有圆孔的复合材料柱形曲板的振动特性,算例表明:计算结果精度是好的.     

板壳结构的随机有限元分析

本文利用随机有限元法对板壳结构进行弹性静力分析，分析中计及材料性能和几何尺寸的随机性，随机性的表述是利用等参局平均模型，研制了三角形板壳单元的计算机程序，算例显示本文的方法和程序是有效的。     

板锥网壳结构的静力有限元分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理,技术经济效益良好的新型空间结构形式。本文采用组合结构有限元法对板锥网壳结构进行了线弹性静力分析,分别考虑了三种计算力学模型,着重研究了具有内节点的三角形板单元及复合材料层合板单元,编制了板锥网壳结构的专用计算程序。     

复合材料壳结构弹塑性分析

本文用退化的等参壳元分析了铺设角和铺层数对复合材料层合壳的弹塑性响应的影响。     

改进的有限元混合法用于板壳分析

本文从广义变分原理出发,给出了考虑横剪切变形板弯曲混合变分原理的具体形式,在Herrmann三角形混合单元的基础上,导出了一个挠度按二次多项式、内力矩按线性分布的12个参数的三角形混合板元(×12单元)以及组合平面应力单元的三角形壳元。通过典型结构的分析计算,结果表明×12单元收敛速度快,计算精度高,位移和内力收敛速度比较协调一致,计算剪力方便。     

一种杂交/混合四边形分层壳元

本文从修正的Hellinger-Reissner变分原理出发,基于杂交/混合有限元及分层有限元法,建立了一种杂交/混合四边形分层壳元,用于分析层合壳结构的非线性稳定问题;对典型层合柱壳结构进行了几何非线性分析,验证了该方法的正确、有效性。     

复合材料加筋板的大变形有限元分析

本文将考虑横向剪切变形的Mindlin's理论应用于复合材料加筋板的大变形分析,在Total-Lagrange坐标系下推导了八结点等参弯曲板单元和三结点等参梁单元的增量平衡方程和切线刚度矩阵,非线性问题采用增量法和Newton-Raphson迭代法相结合的方法求解.本文通过一些算例,证明了所采用单元具有良好的收敛性和足够的精度,并讨论了边界条件、纤维铺设角和加筋疏密等因素对复合材加料筋板非线性解的影响.     

橡胶复合材料结构非线性有限元分析

用非线性有限元法对一种典型的橡胶复合材料结构——轮胎的力学性能进行了分析。给出了轮胎滚动边界值问题的数学描述和有限元列式及相应的求解策略。取旋转刚体构形为参考构形, 得到消去时间变量的惯性场和控制方程。用增量约束方法处理轮胎滚动接触问题可以达到收敛快、精度高。研究了滚动参数对轮胎总体和局部变形和受力的影响。计算结果与已有数据和试验相吻合, 对轮胎设计和汽车动力学有指导意义。      

杂交结构的几何非线性有限元分析

本文以传统的ｏｒａｎ梁柱理论为基础，推导了与之相匹配的索单元的切线刚度矩阵。依据上述理论编制了程序，对两种单元的适用性进了验证。     

复合材料迭层板的Hamilton正则方程及其状态空间有限元法

本文给出了复合材料迭层板的Hamilton正则方程,并提出了与其对应的状态空间有限无法。文中通过对Hellinger-Reissner混和变分原理的修正,导出了Hamilton正则方程的对应范函,并采用分离变量法对其场变量进行离散,然后在一个方向上采用有限元插位,在另一方向上采用状态空间法给出控制坐标方向的解析解答,从而实现了有限元法与状态空间法的结合,并解决了迭层板计算中的直线假定问题。      

A SIMPLE AND EFFICIENT MIXED FINITE ELEMENT FOR AXISYMMETRIC SHELL ANALYSIS

An efficient, perhaps simplest, three-noded mixed finite element is proposed for axisymmetric shell analysis. The key feature in the present formulation is to start with a better variational principle in which the independent unknowns are only the quantities that can be prescribed at the shell edges. If the consistency for field approximations is satisfied, no other numerical consideration is necessary in the present element. Several examples confirm the satisfactory numerical behaviour of the present mixed element.     

各向异性中厚度板壳的弹塑性大变形分析

本文提出了一个解各向异性中厚度板壳弹塑性大变形问题的一般有限元方法。几何非线性的描述采用Ｖ．Ｋａｒｍａｎ的位移应变关系；材料的弹塑性分析采用Ｈｉｌｌ推广的Ｈｕｂｅｒ－Ｍｉｓｅｓ屈服准则；借用Ｏｗｅｎ的剪切修正系数，正确计及了叠层复合材料壳体的横向剪切效应。特别是本文利用插值外推的思想，提出了一个带预测的弧长增量控制法，显著提高了计算塑性大变形和后屈曲路径的效率。几个数值算例表明本文给出的有限元方法对于各种各向异性壳体的弹塑性大变形分析有较好的精度。     

复合材料四结点四边形多层退化壳单元

本文提出了一个复合材料四结点四边形多层退化壳单元。单元从修正的Hu-Washizu变分原理导出,独立假设位移场、每层内部应变场和应力场。文中给出了几个复合材料板和壳静力线性问题实例。计算结果表明本文的单元是准确和有效的。     

复合材料层合厚圆柱壳高阶理论的改进及其应用

建立了一个改进的LCW型的精化高阶理论,以分析厚圆柱壳的振动。提出u,v为三次多项式、w为二次多项式的位移模式,并利用上、下自由表面横向剪应力为零的边界条件,对所假定的位移场作了化简,将三阶剪切变形理论的未知数缩减为7个,在此基础上建立了相应的有限元列式。通过一个典型算例,与Soldatos和Lam的高阶剪切变形理论的解析解作了比较,说明笔者的精化高阶理论是可行的,而且具有较高的精确性,比LCW高阶理论更具有实用性。还通过频率参数随长度半径比L/R的变化,说明由于考虑了法向应力和法向应变,本文方法更适用于长度半径比较小的结构。     

高层结构计算的有限元-有限条杂交法

本文提出用插值法改进传统有限条法的横向局部位移。这种改进过的方法用于高层结构计算中,很好地解决了传统方法遇到的剪力失真问题。该方法较传统有限条法计算精度高,结果可靠,未知量却增加很少。     

COMBINATION OF ADAPTIVITY AND MESH SMOOTHING FOR THE FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SHELLS WITH INTERSECTIONS

A compatible hierarchical adaptive scheme is proposed which allows to control both density and geometrical properties of meshes with four-node linear finite shell elements. The algorithm produces a sequence of meshes with two aims, nearly equal distribution of the local error in each element and a mesh with regular elements, thus internal element angles near 90° and length ratios of adjacent element sides near unity. This goal is achieved in an efficient manner imposing a combination of a local smoothing algorithm with the adaptive mesh generation. New created nodes are positioned on the real shell surface and shell boundaries which may be given e.g. by CAD data. Also the shell directors are determined from the normals on the real geometry. Shell intersections are detected automatically as common curves of two adjacent shell parts. As a shell continuum cannot be assumed for these intersections and thus simple standard adaptive schemes fail, shell intersections have to be treated in a way similar to shell boundaries. For some numerical examples the developed algorithms are demonstrated and the resulting meshes are shown. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

分区混合元法分析平面裂纹问题

基于分区混合能量原理的分区混合元法是一种高精度有限元方法,可用于分析含裂纹、孔洞、切口等缺陷的问题。本文推导了分区混合元法中应力元的刚度矩阵;分析了应力元的多余零能模式,并证明了整体分析中对多余零能模式的消弭;文中还对分区混合元法中应力元的应力项数与应力单元尺寸对分析结果的影响进行了系统的讨论。     

复合材料大变形任意加筋壳单元

构造了用于复合材料偏心加筋壳形结构大变形分析的任意加筋壳单元。在此模型中,肋骨连同壳的整体被视为一个单元偏心加筋壳单元。肋骨可放在壳单元内的任意位置和任意方向。所构造单元的特点是在网格划分时,可不必考虑肋骨的位置,这就给网格划分带来了很大的灵活性。在壳和肋骨的方程中,引用Von-Karman大变形理论计及几何非线性的影响,按照Mindlin-Reissner一阶剪切变形理论考虑横向剪切变形。