基于面积坐标和解析试函数的厚薄通用板单元

求出了Mindlin-Reissner厚板理论控制方程的基本解析解,以其作为试探函数构造了两个基于第二类四边形面积坐标的广义协调厚薄通用板单元AATF-PQ4a和AATF-PQ4b;在此基础上计算了承受均布荷载方板的中心挠度和中心弯矩。结果表明:两种单元随网格加密而趋近于精确解,表现出较高的精度和较好的收敛性,而且AATF-PQ4b的收敛速度比AATF-PQ4a快;对于薄板极限情况,这两种厚薄通用板单元自动退化为薄板单元,完全无剪切闭锁现象发生;两种板单元均对网格畸变不敏感,具有较好的稳定性,适用于实际工程计算。

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。

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。

基于共旋三角形厚薄通用壳元的几何非线性分析

基于共旋列式方法发展了一种用于复合材料层合板结构几何非线性分析的简单高效的三结点三角形平板壳元。该壳元由具有面内转动自由度的广义协调膜元GT9与假设剪切应变场和假设单元转角场的广义协调厚薄通用板元TMT组合而成。为避免薄膜闭锁而采用单点积分计算与薄膜应变有关的项,同时增加一个稳定化矩阵以消除单点积分导致的零能模式。基于层合板一阶剪切变形理论,给出了考虑层合板具体铺层顺序的修正的横向剪切刚度,使该壳元可用于中厚层合板结构的分析。由于共旋列式大转动小应变的假设,共旋列式内核的几何线性的单元刚阵可仅计算一次而保存下来用于整个几何非线性求解的过程以提高计算效率。数值算例表明提出的壳元进行包括复合材料层合板结构的厚薄壳结构的几何非线性分析的精度高且效率高。

基于解析试函数的各向异性材料厚薄通用板单元

该文采用满足Kirchhoff假设的薄板理论,推导了各向异性材料系列解析试函数,并利用该系列解析试函数构造了一个四边形应力杂交板单元。首先,该文从薄板理论的基本方程出发,推导了各向异性材料薄板中面挠度w应满足的特征微分方程。然后,从该方程出发求得w的系列特征通解,由w特征通解可进一步求得广义位移、广义应变和广义应力的解析试函数。同时,根据广义应力利用平衡条件构造了相应的横向剪力解析试函数。最后,根据已有的广义应力和横向剪力解析试函数构造了一个四边形应力杂交板单元ATF-PH4。数值算例表明:上述方法构造出的单元模型有很好的精度、收敛性,且对网格畸变不敏感,同时能较好地解决板单元的厚薄通用性问题。

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。

双参数地基上厚薄板通用元与地基参数识别的挠度反分析

进行了双参数地基板的有限元分析,基于Mindlin-Reissner中厚板理论给出了双参数地基上广义协调厚薄板通用元的计算公式,并利用位移反分析和遗传算法进行了地基参数识别。有限元计算与试验实测结果吻合良好。为便于比较,文中还给出了Winkler地基和半空间地基的计算结果。

无剪切闭锁的厚薄通用板单元构造及计算

在采用有限单元法对厚度与跨度比值(厚跨比)较大的平板结构的力学参数进行计算时,往往因不同方向刚度相差过大等问题导致计算精度丧失甚至计算失败。以独立覆盖无网格法(Independent Cover Meshless Method,ICMM)为基础,构造一种厚薄通用板单元。根据Mindlin平板理论,提出一种厚薄板结构通用的数值计算方法——叠加剪切效应法,并与基于经典板理论的薄板计算方法进行对比。构造的板单元可以在相互独立的位移覆盖域内,以形式简洁的多项式作为位移近似函数,避免了构建C;阶连续函数的困难。实例分析表明,提出的叠加剪切效应法在计算薄板及厚板结构时均可获得较为精确的结果,从根本上消除了剪切闭锁现象。此外,该方法对各种网格划分形式均具有较强的适应性,在实际工程中具有较高的实用价值。

广义协调COONS曲面厚薄板通用单元振动分析

厚薄板通用单元一直是板壳有限元研究中的重点和难点。根据单向厚板的基本方程推导得到内含剪切变形因子的插值基函数,基于Mindlin-Reissner厚板理论并结合广义协调思想,通过第2类有限元COONS曲面构造法及挠度和转角导数相关法构造出一个新的有效的厚薄板通用矩形单元,采用集中质量矩阵法得到单元的质量矩阵。通过编制MATLAB程序,采用子空间迭代法计算结构在不同板厚时的自振频率。将计算结果与理论解和大型通用有限元软件ABAQUS解进行比较,该单元具有良好的数值计算结果,能够实现动力学范围内薄板、中厚板以及厚板完全通用,具有工程应用价值。

一个厚薄板通用的四节点板弯元

一、引言工程技术人员在使用有限元分析程序时,往往都喜欢采用计算速发快的有限元进行结构应力分析。因此,在各种版本的有限元分析程序中都有三节点和四节点板弯元。然而,在这些版本中所使用的三节点和四节点板弯元的计算精度却大不相同,有好有差,很大程度取决于有限元的插入函数即形函数的选择。文献(1)、(2)提出了一种新的构造形凼数的方法。这种函数被O。

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。

土-桩-筏共同作用的混合分析法

提出了一种土-桩-筏共同作用的混合分析法。将桩和桩间土简化为弹簧作用于筏板下,桩土相互作用系数基于Mindlin解和Boussinesq解,为避免桩端应力集中,在桩端面上进行应力积分,并引入修正参数来考虑桩挤开土的实际情况。筏板采用无剪切闭锁的四边形厚薄板通用单元进行有限元分析。根据桩土柔度系数得到桩土柔度矩阵,求逆后与筏板刚度矩阵耦合,形成土-桩-筏体系的刚度矩阵。桩的沉降计算和土层参数的确定与规范法一致,适用于成层地基上变桩长、变桩径情况,板单元适用于平面形状不规则的薄板及中厚板。通过计算Poulos提出的经典桩筏基础模型并与其它几种典型方法对比,表明该法合理、实用。

具有旋转自由度Ψ的平板型矩形厚壳单元

本文在文献[1,2]基础上，构造了广义协调厚壳单元GZR24M，用于壳体结构静、动力分析。算例表明：壳单元GZR24M厚薄通用，收敛速度快，可以求出较高精度的高阶频率，而且能避免单元共面或接近共面出现的奇异性问题，适合于工程应用。

弹性地基板模态试验及地基动参数识别

用脉冲锤击法进行了弹性地基上自由板的自由振动模态试验,并用Me scope软件分析传递函数,得到了7阶位移模态和应变模态。在此基础上,对试验结果进行了初步的分析并总结了弹性地基板振动测试的场地经验。对用优质LR12-2元建立的厚板ADS1元进行了Vlasov地基上矩形板的有限元分析,同时对Vlasov地基上板的振型进行了分析,利用刚体模态进行了Winkler地基参数识别,并利用2阶频率,根据模态振型匹配的原则进行双参数地基参数的识别。结果表明:该有限元分析程序具有较强的通用性,地基板的振型呈模态密集区的形式。

桩筏基础沉降的共同作用理论分析

分析了桩筏基础考虑地基基础共同作用时的沉降，对桩筏基础设计中控制基础沉降进行了探讨。

上部结构-筏板-地基共同作用分析

本文通过引入厚薄板通用矩形元，对框架-筏板-地基进行了共同作用分析，着重分析了筏板厚度变化对整个体系的内力和位移的影响。