A Generalized Point Conforming Rectangular Plate Element

A generalized point conforming rectangular element for plate bending is proposed. The present element displacement field can not only satisfy the continuity of normal displacement and its derivative at the element node, but also satisfy the generalized continuity at the middle point of each element boundary, where the generalized conforming condition is to make the non-conforming residual to be minimum. Numerical results show that the proposed element is more accurate than the ordinary 4-node non-conforming rectangular plate element (ACM element).

采用面积坐标的四边形板弯曲单元

本文采用四边形面积坐标，并应用广义协调法构造出一个具有１２个自由度的四边形板弯曲单元。单元的挠度场以面积坐标多项式表示，对应于直角坐标ｘ，ｙ的完全三次式和部分四次式，因而单元是完备的广义协调的板单元。应用的１２个协调条件为挠度的四个点协调条件和四个边协调条件，以及法向转角的四个边协调条件。由于面积坐标和直角坐标之间为线性变换关系，因此单元刚度矩阵的推导相当简单。数值算例表明：本文单元具有高精度、收敛性。

采用面积坐标和基于假设转角的薄板元

采用四边形面积坐标方法,从假设转角位移场入手构造了两个广义协调四边形4结点薄板单元AΨQ-I和AΨQ-II。通过采用边界协调条件一次项与二次项分别协调使转角场实现了三次完备。与DKQ等同类单元相比,单元的精度和抗网格畸变能力都有很大提高。

一种新型厚薄板通用三角形广义协调元

本文提出了一种假设单元剪切应变场的新方法，基于广义协调理论构造了一个只有９个自由度的三角形厚薄板通用单元ＴＣＧＣＴ９。数值算例表明：该单元具有自由度少，精度高，无剪切闭锁现象等特点，适用于从极薄板到厚板较大的范围。

无剪切闭锁的厚薄通用板单元

基于广义协调理论构建了一个具有12个自由度的四边形厚薄板通用单元,利用虚位移原理,将Winkler弹性地基的转动支承作用引入单元刚度矩阵,得到考虑地基转动支撑作用的板单元。算例表明,由于考虑了转动支承作用,所构建的板单元精度高,收敛性好,无剪切闭锁,具有厚薄板通用性。

高层建筑开洞剪力墙分析中板单元性能的比较

在高层建筑开洞剪力墙有限元分析中软件用户面临不同板单元模型的选取问题。首先讨论了板单元在计算板结构扭转问题时存在的困难;继而对SAP2000采用的薄板/厚板单元DKE/DSE、SATWE采用的厚薄通用广义协调板单元TMQ在板扭转问题中的性能进行了计算比较;最后利用这些模型分析了高层建筑开洞剪力墙问题。数值算例的结果表明,板单元对扭转问题的分析能力对开洞剪力墙的内力计算精度影响显著;而SATWE采用的厚薄通用广义协调板单元TMQ在模拟中具有明显的优越性。

用广义协调元分析复合式多层无孔和开孔矩形薄板的振动

复合式多层无孔和开孔矩形薄板是桥梁结构和建筑等结构中的最重要的组成部分。当研究它们的振动问题时,用解析法求解自振频率十分困难,而采用通用的有限元法求解自由度数目多,收敛也比较慢。本文利用三角形薄板广义协调元分析了复合式多层四边简支、四边固定无孔和开孔矩形薄板的自由振动,求出了前几阶频率系数,其结果与用ANSYS软件算出的结果基本接近,当为单层无孔和开孔板时,与文献[8]的结果完全相同,且与文献[10]的解析解吻合较好,证明了本文理论推导及程序编制的正确性,表明广义协调元与有限元相比具有自由度少、精度高、程序简便以及收敛快等优点。

基于广义协调条件的通用矩形平板壳元

构造了一种新的厚壳和薄壳通用的矩形平板壳元GCTTRS24.其膜元部分采用具有旋转自由度的广义协调矩形膜元GR12,弯曲部分采用增补挠度场和剪应变场的厚板和薄板通用矩形单元ADS1.算例表明,此种单元列式简单、精度高、效率高、收敛性好.

广义协调条件的薄板弯曲三角形元和矩形元

<正> 其中兀_p和π_(mp)是最小势能原理和修正势能原理的泛函;w是单元内挠度;(?)、_(?)_n、(?)_s是单元间的位移;Q_n、M_n、M_(ns)是单元周线(?)A_e上的边界力。如果单元内部位移场在单元周线上的位移[w、((?)w)/((?)n)、((?)w)/((?)s)]和单元边界位移[(?)、(?)_n、(?)

厚薄通用板元在厚筏基础中的应用

Timoshenko厚梁理论提供了随梁厚变化的剪应变函数,将其应用于厚板中,得到板剪应变场,此外,假设整个板元的挠度场为不完全四次式,引入广义协调理论,建立了两个变量场的协调方程,从而构建了一个无剪切闭锁的厚薄通用板元。在此基础上,利用最小位能原理,得出考虑转角支撑作用的厚筏基础和Winkler弹性地基的共同作用方程。最后,将其首次应用于实际工程的分析中。

弱连续条件下的九参三角形板元

首先对薄板弯曲平衡方程的弱形式进行了推导,导出保证单元收敛的弱协调条件,即三角形顶点函数值连续和三边的法向导数积分连续这两个条件;对比拟协调元、广义协调元和双参数法中所使用的3个积分连续条件,本条件更弱;再对这3个积分协调条件的构成方法进行了总结和分析,现有采用积分连续条件构造的有限元大都采用了这些构成方法.采用弱协调条件构造有限元,比原来的构造范围更广,井以此构造出几种单元作为算例.采用这种构成法还可构造多种单元,它们都具有采用最小势能原理法构成有限元的简便的优点,并在任意网格下收敛到真解.

基于四边形面积坐标法的广义协调薄板单元

为克服等参坐标的缺点,采用四边形面积法构造一系列4节点12自由度的广义协调任意面积坐标四边形薄板(Area-coordinate Quadrilateral Plate,AQP)单元.对广义协调条件、边界位移场和试函数的选取规律进行深入探讨.该系列单元克服等参单元易网格畸变的缺点,在推导过程中引入广义位移的特征矩阵、节点位移的特征矩阵以及转换矩阵的概念,以使推导过程简单化、通用化.数值算例表明,此方法通用性强、易于程序化,所构造的单元自由度少、效率和精度较高.

采用SemiLoof型约束条件的薄板矩形广义协调元

本文采用SemiLoof型约束条件,建立一个十二自由度的薄板矩形广义协调元。单元自由度只含角点位移,不含Loof结点位移、单元间的协调条件全部采用点型协调条件,不采用积分型协调条件。此单元吸取广义协调元和SemiLoof元的双重优点,消除其缺点,成为同类低阶薄板单元中的最优单元。

两个薄板弯曲广义协调三角形元

本文根据修正势能原理,应用结点挠度的协调条件以及各边平均挠度和平均法向转角的广义协调条件导出两个九自由度三角形薄板位移型单元LZ1和LZ2.这两个广义协调元是低阶次高精度单元,能够通过分片检验。从精度、简便性和可靠性全面衡量,它们是两个优质的九自由度三角形薄板单元。

板锥网壳结构的广义协调元分析

板锥网壳结构是一种新型的空间结构 ,它是在板锥单元和常规的双层网壳结构的基础上 ,组合形成的一种新型半连续化、半格构化的结构形式。本文在对这类结构有限元法分析的基础上 ,应用广义协调元法的基本思想 ,对这类结构进行了分析 ,给出了这类结构广义协调元分析的基本公式。分析表明 ,广义协调元法适宜于板锥网壳结构的受力性能分析 ,广义协调元固有的简便、高效和可靠的特性 ,将会使结构分析得到更为可信和可靠的结论。

有间隙多层板接触分析的广义协调元法

从有间隙多层板接触系统分区广义势能泛函出发,以广义协调理论为基础,通过建立和分析板单元区、接触单元区的势能泛函,提出求解多层板接触问题的广义协调元法;并构造了广义协调矩形板-板接触单元PZC21。数值结果表明,单元PZC21具有较好的稳定性和收敛性。

一种基于广义协调条件的八结点平板壳单元

在适用于中厚板的八结点等参数平板单元的基础上 ,通过引入剪应变与位移的广义协调条件 ,建立了一种平板单元 .以此单元作为弯曲单元 ,以平面Q8元作为平面膜单元 ,构造了一个新型平板壳单元 .新单元可用于厚壳 ,也可用于薄壳 .算例表明 ,新单元收敛性好 。

采用SemiLoof型约束条件的薄板三角形广义协调元

本文综合广义协调元和SemiLoof元的优点,消除其缺点,建立一个九自由度三角形薄板单元。单元自由度只含常规的角点自由度,不采用SemiLoof元还包含边点自由度的复杂作法。着眼于广义协调,克服了某些非协调元不能通过分片检验的致命弱点。采用SemiLoof型约束条件,即全部采用离散型(点型)协调条件,不采用广义协调元通常采用的积分型协调条件的复杂作法。从简便实用、高精度和收敛可靠进行全面衡量,本单元是同类低阶薄板单元中的最优单元。

用简单高效的矩形广义协调元分析薄板的振动

本文介绍一种在薄板振动分析中很简单,而且很实用的广义协调矩形元,将其应用于薄板固有振动分析中,求解前几阶的固有频率。文中算例表明,该单元简易,程序通用,且精度高。同时,它还可以与平面应力单元组合,构成平板型壳单元,用以分析某些壳体(如柱壳、折板等)的振动,同样简单实用。

适用于中厚板的新型广义协调等参元

在八结点等参数板单元基础上，引入附加位移场，应用广义协调元的概念，提出了一种新型板单元，算例表明，该单元具有较高的计算精度。