薄壳单元法在接触物体间电磁力计算中的应用

针对在利用有限元法计算接触物体间电磁力时在物体接触表面没有积分单元可用的问题,首先,基于薄壳单元的思想,提出了一种在体积分和面积分之间确定附加薄壳单元的方法和一种在3D有限元法中利用附加薄壳单元精确计算接触物体间电磁力的方法,然后,基于虚功原理,推导了计算薄壳单元节点电磁力的T-Ω公式和雅可比矩阵表达式,并给出了计算物体接触表面分布电磁力的算法及其实现方法,最后将所提出的方法用于实例计算,并将3D有限元法计算结果与解析计算结果进行比较,证实所提出方法的有效性和正确性。

新型DKT组合薄壳单元及对侧翻一步碰撞算法的改进

针对客车侧翻有限元分析过程中部分单元翘曲的问题,首先对四节点薄壳单元进行翘曲修正改进。基于改进后的四节点薄壳单元和全量应变理论,将DKT四节点薄板单元和传统四节点等参膜单元组合,构造一种新型四节点DKT组合薄壳单元。接着,用该单元替代客车侧翻一步碰撞初始算法的四节点Mindlin壳单元,并对初始算法进行改进。最后,应用改进算法对某12 m公路客车典型车身段模型进行侧翻模拟,并与初始算法、LS-DYNA和实车侧翻试验结果对比,验证了所提出的新型四节点DKT组合薄壳单元在实际工程应用的有效性。

考虑法,切向反力的弹性地基薄壳单元

本文推导了同时考虑法，切向地基反力的弹性地基薄壳单元，该单元可用于筏基，箱基和地下组结构物的分析，以便全面，准确地了解结构的受力状况，文中给出了一个算例。

基于薄壳单元的薄膜结构褶皱分析

薄膜结构是由柔性膜材作为主要受力构件的一种新型空间结构。在外荷载的作用下,膜材会产生褶皱,进而影响膜结构的受力性能和可靠性。因此,对薄膜结构的褶皱分析是十分必要的。根据屈曲理论,采用薄壳单元对张拉薄膜结构在面内荷载作用下的褶皱问题进行模拟,得到褶皱的波长、幅值及方向等信息。通过与实验结果的比较,证明该文方法的准确性和有效性。采用该方法,在准静态条件下,分析了在工作荷载下气枕式充气膜结构的形与态。在其基础上,考虑垂直于膜面与膜面内荷载共同作用下气枕的褶皱分布情况及应力状态。计算结果表明:采用薄壳单元可以模拟张拉薄膜结构与充气薄膜结构的变形、褶皱具体信息以及单元应力变化情况等。

基于薄壳单元的膜材褶皱发展过程研究

考虑到柔性结构几何非线性的特点,采用显式动态分析方法,利用ansys/ls-dyna壳单元对张拉平面膜材褶皱的发展过程进行数值模拟和研究分析。把薄膜结构褶皱的整个发展过程划分为缺陷、微观褶皱和宏观褶皱3种状态,并给出每种状态的特点。选择带有不同初始缺陷的膜片进行加载分析,对每种状态进行了详细描述,且对初始缺陷在每种状态时的影响进行了对比。研究结果表明:把张拉平面膜材褶皱划分为3种状态可以更有效的衡量褶皱发展的程度,并可以方便的对处于特定状态的结构进行研究和描述。

考虑Cowper-Symonds黏塑性材料本构的向量式有限元三角形薄壳单元研究

薄壳结构的力学行为分析往往涉及显著的材料非线性效应,对爆炸、冲击等高速动力问题还需进一步考虑高应变率效应的影响。基于此,将可同时考虑应变硬化和应变率效应的Cowper-Symonds黏塑性材料本构模型(简称C-S模型)引入向量式有限元三角形薄壳单元,以实现金属薄壳结构的动力非线性分析。推导了C-S模型的弹塑性增量分析步骤,并将其作为单独的计算分析模块引入薄壳结构的向量式有限元分析程序,适用于线弹性、理想弹塑性、双线性弹塑性和率相关C-S模型等4种材料模型条件下的薄壳结构分析。算例分析表明,所编制的向量式有限元程序可以有效实现非线性材料情况下薄壳结构的静、动力分析以及爆炸冲击作用下的非线性动力响应分析,验证了文中C-S模型理论推导和程序的正确、可靠。

基于向量式有限元的三角形薄壳单元研究

基于向量式有限元基本理论,通过三角形常应变CST薄膜单元和三角形离散基尔霍夫DKT薄板单元的线性叠加组合,推导三角形薄壳单元的基本理论计算式。通过逆向运动获得单元节点纯变形位移,进而由变形坐标系求解单元节点内力。通过不同变形坐标系与整体坐标系之间的反复转换,解决膜元部分和板元部分的质点位移和内力、单元应变和应力在时间步末的叠加和下一时间步初的分离这一关键问题,同时对单元节点内力计算提出先沿厚度采用Neuton-Cotes积分,再采用Hammer积分方案进行平面内积分。在此基础上编制薄壳单元的计算分析程序,算例分析表明,所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以较好地完成薄壳结构的静力、动力分析和考虑大变形大转动的屈曲分析,验证理论推导和所编制程序的有效性和正确性。

基于薄壳理论的大型接地装置有限元模型

准确计算复杂土壤结构中大型地网的性能是优化地网结构、保障电力系统安全稳定运行的重要基础。为此提出基于薄壳理论的大型接地装置有限元模型,针对有限元方法在大型地网计算中网格剖分困难、计算量大的问题,将接地导体等效为具有一定虚拟厚度的金属薄壳;并提出二维有限元与三维有限元耦合的方法求解。建立某变电站地网模型,分析复杂土壤结构对大型地网接地性能的影响,结果表明：引入薄壳理论使得该方法在保证计算精度的基础上大大减小了计算内存和时间;复杂土壤结构中的高阻区对故障电流的阻碍作用会抬升地网电位升;高阻区的电流密度较小,地表电位分布起伏较大,较之均匀土壤高阻区接触电压、跨步电压高出数倍,地网设计中应加以关注。

薄壳结构的向量式有限元屈曲行为分析

基于向量式有限元三角形薄壳单元的基本理论,推导力控制法和位移控制法的基本原理及在向量式有限元中的处理方式,以实现薄壳结构的屈曲和后屈曲行为分析。在此基础上编制薄壳结构的屈曲计算分析程序,并通过算例验证。研究结果表明:所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以用于薄壳结构的静、动力屈曲和后屈曲分析,验证了理论推导和所编制程序的有效性和正确性。无需进行特殊处理,采用位移控制法可有效越过屈曲极值点,跟踪获得薄壳结构大位移大转动、屈曲及后屈曲运动变形的全过程。

求解各向异性介质涂覆的薄壳元-边界积分法

为了克服传统有限元-边界积分方法在分析薄涂敷目标时采用四面体单元离散导致未知量非常多及需要大量的计算机存储量的缺点,采用薄壳单元(SHELL)与边界积分方法相结合分析各向异性涂敷目标的电磁特性.薄壳单元可以大大减少未知量数目,并可将体积分转化为面积分,使计算量大为减少.用薄壳元-边界积分方法考察了不同厚度及媒质涂敷时对电磁散射特性的影响,证明了该方法是精确的,在减少未知量、存储量和计算时间上具有极大的优势.

与土体共同作用薄壁结构受力分析的广义位移法

提出了基于三维薄壳单元模拟水工薄壁结构的的广义位移,推导了相应的计算公式,为合理模拟薄壁结构与土相互作用提供了一种行之有效的方法。通过一算例说明了水工薄壁结构有限元分析中采用广义位移法的必要性、合理性和正确性。

抛物面形天线的智能静态形状控制

应用文献 [5]给出的三维智能薄壳单元研究了柔性薄壳智能结构的静态形状控制问题 ,给出了抛物面形天线的静态形状控制算例。

某电厂大吨位行车梁受力性能有限元模拟技术研究

本着经济高效的设计理念,对燃机电厂的大吨位行车梁采用有限元模拟技术进行优化设计,创造可观的经济效益和社会效益,为大跨屋盖、输煤栈桥等结构体系的性能设计提供一定的借鉴意义。

钹式压电复合换能器的有限元分析(英文)

主要运用轴对称薄壳截锥单元的有限元分析方法,对钹式压电复合换能器的工作模式进行分析,并计算出在电场的作用下,钹式压电复合换能器的纵向位移,以及纵向位移与端帽及压电陶瓷形状参数的关系,并与试验结果进行对比。