处理斜边界问题的平行四边形平面应力单元

本文通过等参变换推导了平行四边形单元的刚度矩阵及等效节点力的表达形式，计算表明它们均为显式积分，等效节点力可通过静力等效原则得到．     

框架结构单元几何应变能的计算与验证

为了得到框架结构单元几何应变能,在平面框架结构单元几何刚度矩阵的基础上,推导空间框架结构的单元几何刚度矩阵,借助MSC Patran软件平台,采用PCL(patran command language)语言编写了计算单元几何应变能的程序.数值算例表明:程序运算得出的单元几何应变能求和与MSC Nastran分析数据推导得出的单元几何应变能之和存在非常小的数值误差,验证了程序得出的每个单元几何应变能的正确性,解决了有限元软件难以提取单元几何应变能的问题,可用于研究屈曲约束的显式化问题.     

计入初始应变项的平面梁单元非线性刚度矩阵

开展平面结构几何非线性分析时经常会遇到杆件含有初始应力力或初始应变的情况。由于非线性刚度矩阵中含有节点位移,矩阵运算量大,给刚度矩阵的推导带来很大困难。根据平面梁单元几何非线性方程,采用计入初始应力和初始应变项的一般性线弹性应力应变关系,导出了相应的切线刚度矩阵,利用MATLAB数学工具箱,给出了含有初始应力和初始应变的所有刚度矩阵的显式表达式,为程序编制奠定了基础。     

变截面直杆单元刚度矩阵的精确式

以一种新的思路和做法变截面直杆进行单元的分析,本文直接把变截面直杆作为单元,采用力法导出单元刚度矩阵通用式,确定两种常见截面变化规律直杆的单元刚度矩阵精确式。     

径向压力作用下圆环板稳定性问题的大挠度有限元分析

本文承受径向压力作用下的圆环板的稳定性问题,采用大挠度理论进行了有限元分析。位移模式采用正交的半解析函数。在刚度矩阵的摧导过程中,采用高斯积分法则进行数值计算,为了简化计算,在被积函数中引入单元的平均无因次直径,从而推导出近似刚度矩阵的显式。     

面内变形曲梁的显式单元刚度矩阵

目的针对平面内变形的微圆段进行研究,给出等曲率梁的显式单元刚度矩阵,以便对含等曲率梁的结构进行分析．方法求解等曲率梁的微圆段平衡微分方程,获得等曲率梁的杆端力计算表达式．利用截面内力与应力关系、本构方程以及应变与位移关系,推导等曲率梁的任意截面内力与位移的关系,进而推导任意截面的位移与杆端位移之间的关系．根据等曲率梁的杆端力表达式及杆端位移表达式得到等曲率梁的杆端力与杆端位移的关系式．结果通过对平面内变形等曲率梁研究,给出了等曲率梁的任意截面处内力的计算公式以及杆端力表达式;得到了等曲率梁的任意截面处的内力与位移之间的关系式;给出了等曲率梁的任意截面处位移的计算表达式和杆端位移表达式;得到了等曲率梁的杆端力与杆端位移关系式．结论针对平面内变形的等曲率梁,笔者给出了一种解析的显式等曲率梁的单元刚度矩阵,该单元刚度矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析．     

有限元模型的整体刚度矩阵集成

在有限元分析过程中,定位单元刚度矩阵中的元素在整体刚度矩阵中的位置,对结构分析模型的正确建立起着重要作用.为了探究单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的集成规律,推导了单元刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的对应关系,得到单元刚度矩阵元素在整体刚度矩阵中的位置,依据单元结点号与结构整体坐标系下的结点编号的对应关系建立了统一的关联表,形成基于关联表的整体矩阵集成方法.与目前常用的结点平衡法相比,新建立的整体矩阵集成方法物理意义明确,建模过程简便快捷,且可靠稳定.算例分析结果表明该方法适合用有限元编程实现.     

等截面平面曲杆的单元刚度矩阵通用式

以一新的思路和做法对曲线形杆件进行单元分析。即直接把等截面杆作为单元,采用弹性中心法导出单元刚度矩阵通用公式。确定了圆弧杆件单元刚度矩阵精确式,保证了圆弧杆件单刚计算精度不受损失。     

弹性地基梁的修正刚度矩阵解法

提出一个分析弹性地基梁的修正刚度矩阵解法。在该法中,土的反力模型采用文克尔假定：将梁分成若干段,假定第段梁弹性线的函数形式,并以梁单元两结点的位移作为弹性线函数的参数;将土的反力表示成梁单元结点位移的函数,并作为分布荷载作用在梁单元上;利用梁位移解法的基本 建立土反力的结点力与结点位移的关系,并以矩阵形式表示,形成土反力矩阵;将土反力矩阵与梁单元刚度矩阵迭加,形成修正的梁单元刚度矩阵;最后,由梁单     

刚度矩阵的数值模拟方法

刚度矩阵是将一个受力物体划分为n个单元,各单元刚度矩阵集成为结构总刚度矩阵,实现了从单元刚度矩阵形成总体刚度矩阵的过程。本文应用单元刚度矩阵的方法,从工程实例出发,解决实际工程中的平面应力问题。     

变截面梁扭转的有限元分析

推导了变截面梁单元的扭转刚度矩阵和等效节点载荷公式。对于截面半径按线性变化的梁,运用该扭转刚度矩阵将得到精确解。对于变截面梁的扭转,若用等截面扭转刚度矩阵分段近似,需采用较多的单元数,才能使结果收敛于精确解。     

隐函数求解法在单供气孔静压气体球轴承参数优化中的应用

摈弃不可压缩流简化,在已知承载力的条件下,以最大静刚度为设计准则,建立了显含单供气孔静压气体球轴承3个结构参数和隐含轴承刚度的隐式方程。利用隐函数的导数及矩阵的正定性,讨论了隐函数极值存在的条件。在约束条件中加入了小孔节流器的实现条件、稳定性工作条件及加工制造限制条件等。编制MATLAB程序求解了隐函数极值及其对应的轴承结构参数取值,计算结果与使用不可压缩流简化得到的显式刚度方程的优化参数完全一致。     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明：所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

伯努力梁平面几何非线性分析的刚度矩阵

本文首先建立基本的几何非线性方程,然后根据卡氏定理推导出伯努力梁在Ｔ．Ｌ下的几何非线性割线刚度矩阵与切线刚度矩阵的显式,并将两者统一起来,文中同时讨论了各种简化情况,并给出相应矩阵,最后分析了各阶非线性项对斜拉桥的影响。     

三阶钢筋混凝土梁柱单元

本文在二阶梁主单元几何非线性分析公式的基础上，推导建立了三阶梁柱单元几何非线性和材料非线性有限单元分析公式，所得到的考虑大位移影响的三阶是小位移刚度矩阵，二阶和其它几个矩阵的简单叠加，文中分析了二阶与三阶单元刚度矩阵结果的差别，并把理论分析计算结果与实验结果进行比较，两者吻合很好。     

关于有限元法中单元刚度矩阵性质的探讨

本文提出了单元刚度矩阵“平衡性”的概念。作为应用,文中以此性质校验了单元刚度矩阵的正确性,并澄清[1]中对单元刚度矩阵性质的一个说法。     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化，通过损伤前后自振频率的改变，可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法，首先通过反演初步确定结构损伤的位置，然后将损伤单元（三维梁元）的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵，并分别对其损伤系数进行求解，从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明，该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

基于频率改变的结构损伤诊断方法

结构单元的损伤将导致损伤单元的单元刚度矩阵以及结构的总体刚度矩阵发生变化,通过损伤前后自振频率的改变,可对损伤单元刚度矩阵的损伤系数进行反演。本文发展了一种结构损伤定位和标定的两步方法,首先通过反演初步确定结构损伤的位置,然后将损伤单元(三维梁元)的刚度矩阵分解为拉压刚度矩阵和弯曲刚度矩阵,并分别对其损伤系数进行求解,从而确定截面积、截面惯性矩等单元截面参数的损伤情况。数值实验表明,该方法可对结构的损伤进行定位和标定。     

连接件变形对粘弹性单元刚度矩阵的影响

分析了粘弹性材料在简谐干挠和非简谐干扰下的应力应变关系,介绍了不计连接件变形的粘弹性单元刚度矩阵,分析了连接件变形对粘弹性单元刚度矩阵的影响,指出了这种刚度矩阵的不足。为了提高计算精度,分析了连接件变形、粘弹性材料变形和总的变形的关系,在此基础上,给出了相应的修正公式,导出了考虑连接件变形情况下粘弹性单元刚度矩阵、该刚度矩阵同样可以用直接刚度法装配结构刚度矩阵。     

连接件变形对粘弹性单元刚度矩阵的影响

分析了粘弹性材料在简谐干挠和非简谐干扰下的应力应变关系,介绍了不计连接件变形的粘弹性单元刚度矩阵,分析了连接件变形对粘弹性单元刚度矩阵的影响,指出了这种刚度矩阵的不足.为了提高计算精度,分析了连接件变形、粘弹性材料变形和总的变形的关系,在此基础上,给出了相应的修正公式,导出了考虑连接件变形情况下粘弹性单元刚度矩阵,该刚度矩阵同样可以用直接刚度法装配结构刚度矩阵.