盾构隧道管片衬砌的平板壳-弹性铰-地基系统模型

从Reissner-Mindlin板单元入手,研究了盾构隧道管片衬砌结构之间的连接特征及土层与管片衬砌结构的共同作用,提出了盾构隧道管片衬砌结构的平板壳-弹性铰-地基系统模型,在此基础上研制了相应的有限元计算程序。该模型考虑了管片衬砌本身的弯曲、剪切和薄膜作用,考虑了纵向接缝在正负弯矩作用下的转动刚度差异和环向结缝对结构刚度的削弱作用,以及土层与衬砌结构的共同作用。能解决盾构隧道管片衬砌结构的三维受力分析,并能计算出结构的内力和变形,弥补了二维计算模型的某些不足。验证了程序的可靠性,最后给出了工程算例的三维计算分析结果。

一个基于膜板比拟理论的四节点二十四自由度的平板壳单元

应用膜板比拟关系 ,可以避开 c1 连续性的困难 ,为板单元的构造提供了一种新的途径 ,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文构造了一个四节点二十四自由度的平板壳单元 ,该单元由平面四节点理性元 RQ4(膜部分 )和由膜板比拟理论构造的一个四节点十二自由度的板单元 (弯曲部分 )构成。该单元构造简单 ,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。

一种区间B样条小波平板壳单元及应用

基于二维张量积区间B样条小波,构造了一种性能良好的小波平板壳单元.在小波单元的构造过程中,用二维区间B样条小波尺度函数取代传统多项式插值,在所构造的区间B样条平面弹性单元和平面M ind lin板单元的基础上组合而成.区间B样条小波单元同时具有B样条函数数值逼近精度高和多种用于结构分析的基函数的特点.数值算例表明:与传统有限元和解析解相比,构造的小波平板壳单元具有求解精度高,单元数量和自由度少等优点.

一个基于膜板比拟理论的四节点十六自由度的平板壳单元

应用膜板比拟关系,可以避开1c连续性的困难,为板单元的构造提供了一种新的途径,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文提出了一个四节点十六自由度的平板壳单元,该单元由平面四节点理性元RQ4(膜部分)和由膜板比拟理论构造的一个四节点八自由度的板单元(弯曲部分)构成。该单元构造简单,自由度少,数值结果表明具有良好的收敛性和精度。

带旋转自由度的四边形平板壳单元

基于Kirchhoff假设,运用广义协调技术,将线位移和转角位移相互独立的位移场引入面内旋转自由度,构造出任意四边形4节点24自由度的平板壳单元;运用U.L.列式,建立了该单元的切线刚度矩阵.算例表明,该单元在板壳结构几何非线性分析中具有良好的精度,且能很好地解决梁单元和板壳单元的连接过渡问题.

四节点二十四自由度平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式的推演算法研究

几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式进行了推导和讨论;分析了悬臂梁大转动、不同壁厚条件下简支圆柱形屋顶空间大变位两个经典算例。研究结果表明:(1)几何刚度矩阵的显式计算公式不仅为板壳结构几何非线性列式提供了方便而且具有良好的精度;(2)推导的几何刚度矩阵适用于各类型四边形二十四自由度平板壳单元模型;(3)与数值积分相比,采用解析形式的几何刚度矩阵可以显著提高非线性响应计算效率。

有限元三维实体元素与平板壳元素的组合问题

研究了工程中常用的三维实体元素与平板壳元素的组合及应用，给出了解决节点物理自由度不连续问题的刚度叠加法，该法可将一个复杂的结构离散成比较合理、便于设计的结构力学模型．

基于平面弹性-板弯曲比拟理论的Wilson型平板壳单元

平面弹性—板弯曲比拟关系为充分利用现有的平面弹性单元构造新型板弯曲单元提供了有效的途径。按膜、板两部分平行列式的观点,新方法还可以利用平面弹性单元构造性能良好的新型平板壳单元。按此观点根据著名的平面弹性Wilson元(QM6)的列式方式构造出一个新的十六自由度平板壳单元。单元构造简单,无虚假自由度,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。

基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析

针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型成功嵌入了ABAQUS的主分析模块。经典试验McNeice双向混凝土板的数值模拟结果表明:宏观三角形分区平板壳单元对于描述板壳结构的非线性损伤行为是行之有效的。

平板壳单元及其在短肢墙结构中的应用

将平板壳单元应用于短肢剪力墙结构,用Matlab语言编制相关的计算程序进行计算,总结了此有限单元在计算短肢剪力墙结构中的可行性及优越性。

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS平板壳单元研发

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。

应用四边形十六自由度平板壳单元DKQ16分析板壳结构的稳定性

应用新近开发的四边形十六自由度离散Kirchhoff平板壳单元DKQ16,分析了板壳结构的线性屈曲问题,建立了相应的几何刚度矩阵· 通过对几个典型算例的计算与比较。

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 。

应用平板壳单元DKQ16分析板壳结构的几何非线性

应用新近开发的四边形十六自由度离散 Kirchhoff平板壳单元 DKQ16,分析了板壳结构的几何非线性问题 ,采用 Total L agrange格式 ,在小应变、中等转动的假定下 ,建立了该单元几何刚度阵和大位移矩阵。非线性方程采用位移引导或弧长引导的牛顿 -拉夫森增量迭代法求解。讨论了网格和加载步数对收敛性的影响 ,通过对典型算例的计算以及与其它单元的比较 ,说明了

基于新型大变形平板壳单元的剪力墙模型及其在OpenSees中的应用

数值模拟是研究超高层建筑地震灾变行为的重要手段。地震作用下,剪力墙作为超高层结构的重要抗侧力构件往往呈现出复杂的受力状态,甚至因结构倒塌而产生大变形破坏,因此有必要开发一个能准确考虑大变形的剪力墙单元。该文基于广义协调元理论和更新Lagrangian列式,提出了一种高性能四边形平板壳单元及其几何非线性列式,并将该模型集成于开源有限元程序OpenSees中,以经典算例验证了该单元的性能和应用于大变形计算的可靠性。通过将该单元与分层壳截面结合,该文对多种类型的剪力墙构件进行了模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了该单元能较好的模拟剪力墙的复杂受力特性,且能有效模拟钢筋混凝土构件倒塌的关键特性,为进一步开展基于OpenSees的超高层结构地震灾变行为研究提供参考。

厚薄通用三角形三结点平板壳元TSLT18

高性能有限元模型对于壳体结构分析有着重要意义。该文提出了一种新型三角形三结点平板壳元TSLT18。其膜元部分采用含附加刚体转动自由度的广义协调膜元GT9,为了消除一点缩减积分带来的多余零能模式及沙漏现象,推导并使用了该单元的稳定化矩阵;弯曲部分采用的是基于合理剪应变插值方案和SemiLoof约束条件的广义协调厚薄板单元TLSL-T9。数值算例表明,TSLT18不仅列式简单,保证收敛,而且精度高,适用性强,没有任何数值问题,是一类高效实用高性能单元。

盾构隧道管片衬砌的平板壳-接缝元-地基系统模型研究

基于Mindlin平板理论及钢筋混凝土分层组合式模型,提出了平板壳-接缝元-地基系统模型。模型以所构造的接缝元模拟管片衬砌间力的传递,可体现管片中钢筋、接缝处各种构造对衬砌结构力学性能的影响。模型在对管片接缝的模拟中以较容易确定的止水、衬垫、螺栓和混凝土等材料的力学及几何指标替代了传统方法中不易确定的接缝刚度指标,可更真实地反映管片结构的力学性态、提高计算结果的准确性。通过算例验证了模型的合理性和有效性。

广义协调平板型三角形壳元

本文构造了一种具有三个角点十八个自由度的平板三角形壳元GST18。其拉伸与弯曲部分分别由含旋转自由度的三角形膜元和薄板弯曲三角形元组成。广义协调方法的采用,使得该单元的收敛性得到保证。在结点上引入了平面内旋转自由度,从根本上克服了单元共面刚度矩阵出现奇异这一困难。对平面膜元采用了缩减积分方案,使该单元不会产生薄膜闭锁现象。数值算例表明,本文提出的GST18薄壳元是计算精度优于同类单元的可靠、实用的单元。

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。

基于Moldflow的LED平板灯后壳成型分析及应用

在LED产品开发过程中,模具设计非常重要。传统的模具设计方法主要是尝试法,制模周期长,风险大,增加了产品开发周期。利用Moldflow软件进行模流分析,能在制模前期发现可能存在的问题。对产品结构和模具进行优化,从而减少研发时间,提高生产效率,增加企业在行业中的优势。本文以LED平板灯后壳成型为例,设计了3点针点浇口和6点针点浇口两种方案,采用Moldflow软件对平板灯进行注塑成型仿真分析,对比熔接痕、气穴分布、速度和压力切换时的压力、顶出时体积收缩率、缩痕数值、锁模力和翘曲变形参数结果,确定3点针点浇口方案更优。最后针对减少产品熔接痕和气穴给出建议。