Timoshenko梁能量守恒逐步积分算法

该文提出了Timoshenko梁非线性动力分析的能量守恒逐步积分算法。采用共旋技术考虑结构的几何非线性,空间离散采用相关插值形式,避免了剪切锁定现象。在时间离散时利用多参数修正方法对等效的节点动力平衡方程进行修正,实现了离散系统在保守荷载作用下的能量守恒。算法具备二阶局部精度,与已有的平均加速度方法和隐式中点方法相比,具有更好的数值稳定性。在二维情形下与 Simo方法对比,指出了Simo方法在受保守外弯矩作用时系统能量不守恒。最后,通过三个数值模拟算例验证了算法的性能和能量守恒特性。

薄壳结构非线性动力学响应的共旋有限元能量守恒与衰减算法

在本文作者建立的薄壳结构大转动、小应变几何非线性静力学分析共旋有限元法的基础上,由Generalized-α时间积分算法出发,建立了用于薄壳结构共旋列式非线性动力学响应分析的能量守恒与衰减算法,响应求解基于一种预估-校正过程.在忽略结构阻尼的情况下,守恒或衰减结构总能量以及对高频响应具有可控的数值阻尼保证了本文算法的数值稳定性.惯性部分直接在固定的总体坐标系中采用单元结点在总体坐标系下的位移进行线性插值,得到常量质量矩阵,弹性部分采用共旋列式,因而本文得到的整个列式是"单元独立的".通过3个数值算例,比较了本文算法与经典的Newmark,HHT-α等算法的性能,结果表明本文算法能够准确地求解存在大平动及大转动运动的非线性结构动力学响应问题.

基于共旋有限元格式的非线性连接翼气动弹性响应分析

基于Generalized-α算法,推导得出了基于co-rotational(共旋)有限元格式的三角形平板壳结构非线性动力学近似能量守恒算法,该算法在每个时间步长内使用动力学平衡方程预估-校正迭代方法来保证算法的稳定性。结合计算流体力学方法(CFD)和松耦合求解策略发展了薄壳结构非线性气动弹性求解方法。采用本文所述方法,针对Prandtl平板连接翼结构,对其在两种不同飞行条件下的瞬态响应进行了仿真。当攻角为正且动压较大时,连接翼的响应出现了三个振动平衡位置,并且达到静气动弹性平衡时其变形为弦向低头展向向下弯曲;当攻角为正且动压较小时,连接翼的振动响应只出现了一个平衡位置,且其静气动弹性变形构型为弦向低头展向向上弯曲。仿真结果表明,连接翼结构的气动弹性响应较一般单翼更为复杂,因此,在结构设计过程中需要采用高保真度的分析手段对连接翼结构的气动弹性特性进行分析。