增强型整体-局部高阶理论四边形单元层合板自由边分析

基于增强型整体-局部高阶理论,构造了四节点四边形单元并分析复合材料自由边拉伸问题.本理论预先满足层合板面内位移和层间应力连续条件及层合板上下自由表面条件,未知变量个数不依赖于层合板的层数.精化四节点四边形单元满足单元间C1弱连续性条件.数值结果表明,基于增强型整体-局部高阶理论构造的四边形单元能够精确分析自由边拉伸问题.层间横向剪切应力能够直接从本构方程中计算得出,而横向法应力则需在一个单元内使用局部三维平衡方程.     

一个非线性拟协调退化壳有限元

 根据非线性协调有限元列式方法,构造了几何非线性拟协调9结点四边形退化壳有限元。首先给出9结点四边形退化壳单元的几何描述和位移模式;接着讨论了非线性协调有限元列式方法;假设应力和应变;然后用所构造的壳单元,进行了方板、圆拱、球壳和圆柱壳的数值分析,并同精确解以及其他单元的解答进行了比较。结果表明本文壳单元是准确的和有效的。     

构造含结点旋转单元的坐标变换法

Ａｌｌｍａｎ提出了带角结点旋转的三角形单元及相应的四边形单元，法向位移的二次插值保证了该单元的精度，但带来了构成单元的复杂。本文把Ａｌｌｍａｎ单元看成是对一个有边中结点单元进行坐标变换的结果，大大提高了计算效率。     

复合材料层合壳体的稳定性计算

本文用有限元素法的位移模式求解复合材料层合壳体的稳定性问题。采用的元素是考虑横向剪切变形影响的 Mindlin 类八节点等参壳体单元.几何形状可以是轴对称的或非轴对称的,外力载荷也可以是轴对称的或非轴对称的分布载荷,同时还考虑了由内外温差引起的“热载”。计算程序用标准的 FORTRAN—Ⅳ语言编制。具有计算时间短、通用性强、使用方便等特点。在通过几个考核例题之后已能对实际壳体进行稳定性校核和设计计算,具有重要的应用价值.     

一种含分层复合材料层合板高阶理论及有限元模型

本文提出了一种新的复合材料县合板高阶弯曲位移模式。此模式考虑了横向剪切的影响,得到一种新的厚板有限元模型。对于含有分层的单元,通过改变其单元内横向剪切应力的分布,达到改变单元刚度的目的。因此,此模型适用于任何厚度的或含有分层的复合材料层合板。     

圆锥形件冲压成形过程中起皱、破坏缺陷位置的确定

分析了曲面类零件中较为典型的圆锥形件的冲压拉深成形过程。通过分析变形毛坯不同部分在冲压成形中的作用及变形实质 ,归纳了圆锥形零件的变形特点 ,并在跟踪毛坯上各金属质点的位移轨迹、分析变形各质点贴模过程中位移与变形关系的基础上 ,找到了圆锥形零件冲压成形中最有可能产生起皱、破坏缺陷的危险点位置     

引入旋转自由度的杂交混合单元

文中指出了一个杂交混合型含角点旋转的四边形单元。相容部分位移场以八结点Ｓｅｒｅｎｄｉｐｉｔｙ单元经一个坐标变换导出，不相容部分位移场和相应的内应力场被详尽讨论。特征值检验和路径实验说明新单元的有效，精选解例证明了新单元的杰出性能。     

关于厚薄板弯曲分析的内位移杂交元法

 本文通过引入单元内位移和优化处理的单元应力场,以计入剪切变形的板弯曲能量泛函为基础,导出适用于厚、薄板分析的四边形杂交应力元。内力场和内位移的合理选择避免了单元零能模式的出现、避免了解的剪切自锁现象。该优化单元显示了较好的通用性和收敛性。对关于剪切自锁的RCI判据提出了反例、说明了它的局限性。     

复合材料层合板弯曲振动高阶理论及有限元模型

本文提出了一种新的复合材料层合板高阶弯曲位移模式,此位移模式既考虑横向剪切的影响,又考虑了法向正应力的分布,进而建立的相当于三维弹性理论解的二维有限元模型,具有精度高、计算量并不大的优点。     

各种半球形零件的成形工艺

在冲压零件中,常见一些带半球形的零件(见图1),这类零件的成形方法较多,如冲压模成形、压延模成形、旋压模成形、用模胎液压容框成形或型胎手打成形等。工厂按照自己的工艺习惯和经济效益情况进行综合分析,一般根据零件几何形状与尺寸,材料牌号与状态,批量大小,零件成形难易程度和质量要求,设备情况等因素进行合理选择。     

飞机复杂蒙皮拉形过程有限元分析中的接触搜索算法

针对飞机复杂蒙皮拉伸成形特点,引入了适合于蒙皮模具的四节点四边形等参单元描述方式,建立了基于非精确交点的线面精确求交算法,采用基于最大梯度法的搜索算法,开发了复杂蒙皮拉形数值模拟系统STRETCHFORM。利用商业软件MARC和PAM STAMP进行了S形蒙皮拉形的模拟计算对比,证明了接触搜索算法的合理性。与全局搜索算法相比,本文算法使搜索效率得到显著提高。     

Analysis of geometrically nonlinear shells of revolution based on the finite element method with the vector interpolation of desired quantities

In this paper, we present an algorithm for geometrically nonlinear finite element analysis of the shells of revolution. Use is made of the most proper algorithms for vector interpolation of displacements through the nodal unknowns and an efficient algorithm for obtaining the stress-strain increment relation at a step of loading. By comparing the results of analyzing a geometrically nonlinear shell of revolution obtained on the basis of the ANSYS software with the scalar interpolation of displacements with those obtained on the basis of an author-developed finite element, it has been shown that application of the FEM vector displacement interpolation leads to increasing the accuracy of the finite element solutions in analyzing the stress-strain state of the geometrically nonlinear shells.     

复合材料叠层板壳材料非线性有限元分析

 本文采用通用于复合材料叠层厚、薄板壳的Heferosis三维退化曲壳元,利用Hill屈服准则和层状模型法,研制了针对金属基复合材料叠层板壳进行弹塑性分析的超参元程序。算例结果表明,叠层板壳分析方法和所编程序是可靠的,精度良好。     

最少自由度板弯有限元

 本文用混合刚度有限元方法构造了解薄板弯曲问题的6自由度三角形和8自由度四边形混合刚度板元。数值算例表明性能良好。     

大展弦比大柔性机翼载荷分布求解的一种方法

大展弦比大柔性机翼在气动力作用下产生较大的弯曲和扭转变形,会引起明显的气动载荷重新分布。基于一种只具有2个广义转角自由度的梁单元模型,提出了一种大展弦比大柔性机翼载荷重新分布的新方法。该方法将大柔性机翼弯曲变形的几何非线性问题转化为线性问题,同时,基于弯曲变形结果,可在局部坐标系下进行机翼扭转变形求解,避免了整体坐标系下扭转变形的几何非线性问题。综合来看,该方法可将具有明显几何非线性效应的大展弦比大柔性机翼的载荷重新分布问题转化为线性问题,且计算量小,效率高,非常适合工程实用。通过与大柔性悬臂梁解析解的对比,验证了本文方法的正确性和有效性。     

曲边单元间断有限元方法求解二维Euler方程

考虑到间断有限元方法对边界的敏感性,采用基于八节点曲边四边形单元的间断有限元方法求解了Euler方程的圆柱绕流问题。详细推导了八节点四边形单元的变换关系,给出了Jacobi矩阵行列式的具体表达式。对比直边单元和曲边单元的计算结果,采用曲边单元后,计算结果符合Euler方程的无粘假设,得出了八节点四边形单元间断有限元方法求解Euler方程是合适的结论。     

基于CFD/CSD的非线性气动弹性分析方法

提出了一种基于计算流体力学/计算结构动力学(CFD/CSD)的非线性气动弹性分析方法,并应用于切尖三角翼的非线性颤振和极限环振荡(LCO)研究。该方法将非线性有限元(FEM)和CFD计算相结合,并辅以高精度的界面插值,能够分析结构和气动非线性共存的气动弹性问题。结构部分以四边形平板壳元为基础,采用更新的拉格朗日(UL)方法分析结构大变形引起的几何非线性问题。气动部分以Navier-Stokes(N-S)方程作为控制方程,采用CFD方法计算跨声速气动力。机翼的非线性颤振计算表明了方法的有效性。最后应用该方法研究了切尖三角翼的LCO现象,其计算精度明显优于已有结果。     

基于非线性几何场论求解热弹性板大挠度弯曲的BEM法

基于理性力学非线性几何场理论,建立了热弹性薄板等效速率形式的Ｋａｒｍａｎ方程,通过将热弹性薄板大挠度弯曲问题看成平板弯曲问题与平面大变形问题的耦合,在固定坐标系及拖带坐标系上推导出两组边界积分方程,从而建立起新的分析热弹性薄板大挠度弯曲的边界元法。算例表明本文方法理论可靠、精度高。     

几何非线性样条单元

 <正>结构的有限变形与稳定性分析具有重要意义。有限元法的应用,促进了几何非线性研究工作的开展。本文在线性样条单元C’〕的基础上提出一种几何非线性样条板壳单元,壳体的应变位移关系采用Von一K巨rmon方案,以分片样条Hermite插值构造单元的位移模式。对于弱非线性问题,采用修正的Newton一Raphson法解非线性方程组。对于极值点失稳情况,以固定弧长法追踪屈曲路径,并用曲线拟合的方法确定结构的临界载荷值。