一种基于广义协调理论的Layerwise层合壳单元构造方法

将分层理论(Layerwise)与广义协调理论相结合,提出了一种新的层合壳单元构造方法,并详细推导了单元的构建过程。该单元能分层计算层合结构的位移,因采用Timoshenko厚粱理论计算各层剪应变场,当结构包含薄铺层时,该铺层力学模型将由厚板模型自动退化为薄板模型,避免了剪切闭锁问题。在退化过程中,通过广义协调元方法保证了相邻单元间积分意义的连续。数值算例表明,这种层合壳单元能准确描述层合结构力学特性,在厚、薄铺层并存的情况下能有效计算复合材料层合结构的力学问题,具有较高的精度。

含面内刚性转角自由度的四边形广义协调膜元

在常规4结点膜单元内增加独立的平面内刚体转角自由度,采用四边形等参元形式,基于广义协调理论建立了含转角自由度的四边形广义协调膜元,避免了常规平面膜元由于忽略平面内转动而引发转动零刚度、导致刚度阵奇异的缺陷。广义协调元法具有非协调元不要求精确协调的优点,且随着单元细分可趋近于协调元,保证了广义协调元的收敛性。应用于经典的Cook问题、悬臂梁问题和MacNeal梁问题,该单元计算精度高、收敛性好、无零能模式。网格畸变分析表明,该单元弱梯形闭锁、单元抗畸变性较好,与矩形单元相比,具有单元划分的灵活性和适应性。