一种新型的C_1阶协调任意四边形薄板弯曲单元

提出一种由单元协调边界位移直接插值单元位移的特殊插值法,并用该方法构造出一种新型的12节点参数C1阶协调任意四边形薄板弯曲单元。该特殊插值法分离了薄板单元完备性条件和C1阶连续条件的相互影响,从而才能直接构造出C1阶连续协调且完备薄板单元。理论证明该薄板单元具有完备性和C1阶连续性,数值分析表明其性能明显优于非协调单元。

一种四边形广义协调薄板弯曲单元

为了降低位移型任意四边形薄板弯曲有限元构造的难度,基于修正最小势能变分原理,提出了一种新的广义协调位移的设计方法,并且构造出一种任意四边形网格下的位移型薄板弯曲单元Q8P。这种单元能够通过常应力分片检查,当弯矩,扭矩和横向剪力沿着单元边界的分布为常值时,由于位移在单元边界非逐点协调而产生的附加能量为零。这种新型的广义协调单元保证了有限元解的收敛性,计算效率高,具有较高的数值精度,并且对网格畸变不敏感。