考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵

推导了薄壁空间梁单元刚度矩阵 ,考虑了双向弯曲及截面约束扭转对杆件轴向变形的影响 ;计算了截面的翘曲变形 ,以及二次剪应力对翘曲变形的影响 ,可适用于任意截面 (包括开口、闭口和混合剖面 )的薄壁杆件。计算结果表明 ,考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵有相当好的精确度 ,可以用于薄壁杆件的静动力分析。

梁系结构二阶分析的单元模型

以梁单元平衡微分方程为基础,推导了考虑剪切变形影响的空间梁单元位移插值函数,用于模拟结构中无轴力的杆件.利用Maclaurin级数统一了空间梁柱单元在拉、压两种情况下的不同位移插值函数,与稳定函数表示的位移插值函数等价,用于模拟结构中有轴力的杆件.推导了包含轴向变形、剪切变形、双向弯曲、扭转及其耦合效应的二阶单元切线刚度矩阵.从计算精度与总体刚度矩阵的正定性两方面考虑确定了位移插值函数中级数的展开项数.对承受不同轴压力的悬臂梁梁端位移进行计算,表明所提出的单元模型可以很好地体现二阶效应的影响.利用不同单元模型对单层柱面网壳进行对比分析,表明所提出的梁系结构二阶分析单元模型具有较高的计算精度与效率,可以很好地反映单层柱面网壳的几何非线性.

一种基于H-R变分的杂交广义元方法

基于Hellinger-Reissner变分原理,通过构造合适的应力场函数使其能更方便和更准确地得到节点上的应力值,同时结合广义有限元构造广义位移插值的方法,在不提高单元节点数目的前提下提高位移场函数的阶次,从而提高其求解精度.这种方法能同时灵活地构造应力场和位移场,在同等精度条件下能占用较少内存和求解更少的方程数目,计算结果也显示了这种方法的有效性和很高的计算精度.

考虑杆件失稳的单层网壳结构二阶计算方法

针对目前普遍采用的二阶分析方法存在的问题,分别推导了考虑梁柱效应的受拉与受压杆件的位移插值函数。利用级数展开,提出了同时适用于受拉与受压情况、考虑梁柱效应的杆件失稳前计算模型。引入杆件失稳判别条件与杆件失稳后计算模型,建立了考虑杆件失稳的单层网壳结构二阶分析计算方法。算例分析表明:该文方法能较好体现二阶效应与杆件失稳对结构位移与承载力的影响,具有较高的计算精度与效率。不考虑杆件失稳会高估结构承载力,不考虑二阶效应无法准确计算结构响应,因此对单层网壳结构进行分析计算时应考虑杆件失稳,且采用二阶分析方法。

基于梁理论的复杂梁式结构低阶频率快速求解方法

工程计算中常遇到纵向尺度显著大于横向的复杂梁式结构,基于此类大型复杂结构的精细有限元模型建立一个能够预测结构动力性能、实现复杂结构的快速动力分析和优化的近似降阶模型,成为这类结构设计工作者一直关心的问题。该文提出一种基于梁平截面假设和梁位移插值函数的动力模型降阶方法,建立了具有明确物理意义的降阶模型。利用降阶模型计算得到的模态向量是原结构特征向量的高精度近似,基于一次瑞利-里茨逆迭代获得了原结构高精度的低阶频率,并且与Krylov子空间法进行了对比。具体算例表明了降阶方法的有效性。