Crack3D和ANSYS求解裂纹柱体的圣维南扭转问题

文章基于Muskhelishvili关于圣维南扭转问题的理论表述,结合Crack3D程序和ANSYS软件,提出了一种新的计算带裂纹圣维南扭转问题的有限元方法。为了阐述这种方法的应用,给出了一个裂纹柱体圣维南扭转问题的数值算例,结果证明,所得数值结果令人满意。

一组适合于带纵向裂纹柱体圣维南扭转的等参数元素

本文给出一组新的适合于带纵向裂纹柱体圣维南扭转的等参数元素，它们分别是八结点等参数元素、在裂纹尖端具有ｒ－１／２奇异性的“１／４”八结点等参数元素及八结点过渡元素．利用这些元素，对含有径向纵裂纹的圆柱体进行了圣维南扭转计算．计算结果表明，本文给出的等参数元素有较高的精度、较好的收敛性及快的收敛速度，同时还具有程序简单、省机时等优点，所以特别适合于实际的工程计算．

内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转刚度计算与FEM验证

根据Saint-Venant扭转理论和板—梁理论,建立内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转的位移场、应变场及应变能计算公式;根据最小应变能原理,确定纵向位移的待定系数,获得内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转刚度的解析解。应用ANSYS验证理论公式的正确性,对内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转刚度进行扩展参数分析,包括钢骨类型、含钢率、混凝土强度等级对自由扭转刚度的影响。基于叠加法,给出内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转刚度简化设计公式。结果表明:有限元模拟结果良好,且最大误差不超过5.0%,验证自由扭转刚度解析解的正确性;自由扭转刚度随含钢率、混凝土强度的增大而增大;自由扭转刚度简化设计公式形式简单,易于理解,计算精度基本满足工程设计的要求。

适合于带裂纹柱体扭转的裂纹尖端奇异元素

给出一个适合于带纵向裂纹柱体圣维南扭转的等参数元素，即在裂纹尖端具有ｒ－１／２奇异性的“１／４”八结点等参数元素。利用这个尖端元素，配合以本文作者在参考文献［２］中引入的八结点等参数元素，对含有径向纵裂纹的圆柱体进行了扭转计算。

集装箱船扭转强度分析

纵向构件的设计不仅需要满足总纵强度的要求,更需要能承受扭转载荷的作用。本集装箱船型甲板大开口的特点导致了船体扭转刚度较低,同时,随着其主尺度的不断增加,船体各种载荷也急剧增大。因此,船体的主要文利用圣维南扭转理论(Saint Venant Torsion)去解决任意截面棱柱的扭转问题的弹性理论方法,并利用BV MARS 2000来进行集装箱船总体边界条件的比较研究,在对生成的扭转翘曲应力与合成翘曲应力图进行相关分析,从而得出距尾部不同距离的翘曲应力分布情况,从而为船体的主要纵向构件的设计不仅需要满足总纵强度的要求,更需要能承受扭转载荷的作用而提供一定的参考价值,为减少船体抗扭能力削弱而设计出较佳的船型主尺度提供设计的相关依据。

自然弯扭梁广义翘曲坐标的求解

提出了自然弯扭梁受复杂载荷作用时静力分析的一种理论方法,重点在于对控制方程的求解,其中考虑了与扭转有关的翘曲变形和横向剪切变形的影响· 在特殊的情况下,可以比较容易地得到这些方程的解答,包括各种内力、应力、应变和位移的计算· 算例给出了平面曲梁受水平和垂直分布载荷作用时广义翘曲坐标的求解方法· 计算结果表明,求得的应力和位移的理论值和三维有限元结果非常接近· 此外,该理论不限于具有双对称横截面的自然弯扭梁。