用扩展有限元方法来分析含裂纹板时剪切闭锁问题消除

文章介绍了扩展有限元计算含裂纹板问题的基本方法,该方法以常规有限元为基础,通过在位移场中增加反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐近位移场函数,体现裂纹的存在,从而使裂纹与有限元模型相互独立,方便了裂纹扩展的模拟。采用求解Reissner板问题的混合插值单元MITC4,可以有效地避免剪切闭锁现象。通过相互作用能量积分确定混合模型的应力强度因子。最后,通过一系列的数值算例验证了该方法的正确性。

扩展有限元法分析含裂纹板的剪切闭锁问题消除(英文)

介绍了扩展有限元计算含裂纹板问题的基本方法,该方法以常规有限元为基础,通过在位移场中增加反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐近位移场函数,体现裂纹的存在,从而使裂纹与有限元模型相互独立,方便了裂纹扩展的模拟。采用求解Reissner板问题的混合插值单元MITC4,可以有效地避免剪切闭锁现象。通过相互作用能量积分确定混合模型的应力强度因子。最后,通过一系列的数值算例验证了该方法的正确性。

厚薄通用四边形平板壳元在薄壁结构加筋布局优化中的应用

飞行器舵面为不规则薄壁结构,内部筋板骨架与蒙皮存在较大厚度差异。针对舵面结构分析对网格灵活性的要求,利用具有旋转自由度的膜元GQ12与剪应变混合插值板元MITC4,耦合构造了一种厚薄通用、准确度高的四边形平板壳元;基于此,利用自适应成长法对飞行器舵面结构进行加筋布局优化设计,获得了清晰的内部最优骨架布局。与传统骨架布局设计对比,本优化设计使整体结构刚度提升33%,结构减重29%,同时,验证了GQ12+MITC4耦合单元的准确性、实用性,以及舵面骨架自适应成长加筋拓扑优化设计的有效性,这为飞行器舵面骨架筋板布局设计提供了一种高效的设计方法。

张量分量混合插值板单元的构造及应用

阐明了Mindlin板单元及张量分量混合插值4节点板单元(MITC4)的基本原理;利用HyperMesh划分有限元网格,依据Mindlin板单元和MITC4板单元的基本理论,设计了Mindlin板单元与MITC4板单元的有限元程序.对简支矩形板进行静力分析,比较了利用MITC4板单元的计算值与解析解的差异.相比Mindlin板单元,论证了MITC4板单元在剪切自锁、单元几何扭曲及收敛性方面的优势.对存在孔洞的板结构进行静力分析和模态分析,比较ADINA和Matlab的计算结果,研究证明MITC4板单元算法的有效性.