异形夹杂角端部局部奇异场杂交有限元分析

首先利用一维有限元特征分析方法计算所得到的异形夹杂角端部应力奇异指数和奇异应力场、位移场角分布函数,并依据Hellinger—Reissner原理,开发出一个特殊的、能够反映夹杂角端部局部弹性现象的n边形超级角端部单元,然后将该超级单元与标准的4节点杂交应力单元耦合在一起构建了一种分析异形夹杂角端部奇异弹性场的新型特殊杂交应力有限元方法。文中给出了两个应用算例,算例结果表明：该文方法不仅使用单元少、计算结果精度高,而且适用范围广,可拓展应用于分析复合材料微结构组织与力学行为关系。     

焊接残余应力对钢框架侧板加强型节点应力分布的影响分析

以钢框架侧板加强型梁柱连接节点为研究对象,以ANSYS非线性有限元为手段,采用"生死单元"方法模拟梁柱翼缘连接处的施焊过程,分别就是否考虑焊接残余应力的两种情况,对侧板加强型节点的应力云图以及沿3条指定路径的应力分布进行了比较。可以看出,焊接残余应力的存在使得节点的应力分布更为复杂,且对梁柱翼缘连接处附近应力分布的影响较为明显。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

三主桁钢桁拱桥整体节点应力分析

结合武广客运专线东平水道(99+242+99)m四线三主桁连续钢桁拱桥的建设,采用有限元软件ANSYS中的板单元对中桁E11整体节点进行局部应力分析,结果表明设计结构中存在局部应力过大的现象.为此对结构设计进行了修改.改进节点构造后,该节点具有足够的受力与传力功能.     

基于力学子单元模型的三维杂交/混合有限元分析

利用力学子单元模型和三维20节点杂交应力/混合元对均匀内压作用下的厚壁球壳进行了弹—粘塑性分析。研究了实施中的某些特点。侧重探索了用IBM-PC/XT级微机进行此类问题分析的可能性。数值计算结果与位移元计算结果进行了比较,显示了新方法的优越性。全部计算工作是在IBM—PC/XT微机上完成的。     

一种基于张量列式的高性能平面4节点杂交/混合单元

采用张量形式,从Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发,建立一种列式杂交／混合有限单元的效方法。该方法利用了张量的不变性,剔除了坐标系统转换的影响,通过应力参数与独立变形模式一一对应的方法,选择并优化应力场,由此建立高性能的杂交／混合单元。据此方法,建立了一个４节点杂交／混合单元。数据算例表明,该单元具有不变性、普适性、不含零能模式,性能优良。     

牵引电机振动对构架疲劳强度的影响

为分析造成地铁车辆动力转向架牵引电机吊座附近区域出现疲劳裂纹的原因,用有限单元法分析了构架的疲劳强度.结果表明:电机吊座附近区域的应力主要受电机垂向振动载荷影响,电机垂向振动载荷增大不影响节点平均应力,但使其应力幅值增大.垂向振动加速度从1g增大到10g时,考察点应力幅值增大约1.5倍,安全系数由2.68降低至接近1.00.在标准规定的水平振动加速度范围内,构架节点安全系数无变化.     

动车组吊装结构及联接螺栓接触非线性有限元分析

以某动车组制动模块为研究对象,采用空间六面体单元和四节点壳单元混合建模的方式,对整体吊装结构进行8种工况的接触非线性有限元分析,得出制动模块各零部件静强度满足设计要求.利用子结构技术,对吊座螺栓进行不同预紧力情况下的应力强度对比研究,得出预紧力是影响螺栓强度的主要因素,随着预紧力的增加螺栓上的应力值逐渐增大.     

内燃机曲轴圆根应力的三维有限元应力分析

本文对16240Z型柴油机曲轴单拐圆根局部区域分两阶段进行了三维有限元应力计算,计算采用DDJ结构分析程序,八节点三维非协调等参元(经改进的)作为计算单元,在TQ-16机上完成,从而获得了圓根局部区域应力分布的一般规律和改善应力集中的基本途径。     

基于CR列式的壳屈曲分析

为解决薄壁结构屈曲分析的非线性计算问题,针对壳单元大位移、小应变分析,提出了基于更新拉格朗日CR列式的计算方法.该方法采用更新拉格朗日列式建立壳单元在大位移下的平衡方程,利用能量原理得到单元刚度矩阵.求解过程中,采用极分解方法计算变形后单元的随动坐标和单元节点的刚体转动;引入有限转动理论,从总位移中扣除刚体位移,得到节点变形,进而采用小应变理论计算单元应力,得到当前荷载步下的单元状态.最后,通过编制的程序对2个薄壳结构受力后的屈曲行为进行了分析.算例表明,用基于CR列式的非线性分析方法求解壳失稳问题具有较高的效率和精度.     

Penalty-Finite Element Analysis of the Eddy Current Loss in a Fully-Stabilized Multifilamentary Superconducting Wire

The paper is mainly concerned with the penalty incurred in finiteelement analysis of the eddy-current loss problem in a fully established multi-filamentary superconducting wire. A finite element model with 4-node quadrilateral isoparametric elements is formulated for the present problem. Unlike the conventional vector potential scheme in use for electromagnetic field problem, the present work features a direct computational approach to eddy current loss. Simplicity and remarkable enhancement in computational accuracy can be obtained with the proposed method.     

三维夹层映射无限元

提出三维10结点映射夹层无限元模型及相应模式。在半无限区域的岩土工程中,用此单元与夹层有限单元耦合系统模拟无限区域的软弱夹层,与常规的有限元法相比,取较小的计算范围,就能得到较高的计算精度。采用此模型,将节省大量的数据准备工作量和机时,具有显著的经济性。此模型还具有概念清晰,编制程序简单,易于在微机上实现的特点。通过赋存软弱夹层的半无限地基在法向荷载作用下的算例分析,表明此模型具有的优越性。     

12—节点杂交／混合Reissner—Mindlin板单元

按杂交/混合有限元方法,根据Reissner-Mindlin板理论,建立了12-节点C~0类板弯曲单元HP 12。数值研究表明,HP 12不含多余机动模式,当趋于薄板极限时,不出现“自锁”,且弯矩与位移响应良好。本文还指出了CH 1单元含有多余机动模式的原因。     

悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元

为了进行空间缆索悬索桥主缆与塔顶鞍座间接触非线性的计算,开发了包括塔顶鞍座及两侧主缆在内的三节点空间鞍座单元.基于空间悬链线理论及主缆与鞍座的几何关系,对单元进行状态求解,得到主缆与鞍座的切点位置及切点索力,根据静力平衡条件计算单元精确的节点力;由增量代替微分,根据切线刚度矩阵的定义计算单元刚度矩阵的元素.空间鞍座单元自动满足主缆与鞍座相切,通过修改一个参数可实现鞍座顶推的计算.计算表明:计算结果与数值解析解结果完全相同,收敛速度较快,在每次状态求解时,迭代次数在12次以内.      

Development of the large increment method in analysis for thin and moderately thick plates

Many displacement-based quadrilateral plate elements based on Mindlin-Reissner plate theory have been proposed to analyze the thin and moderately thick plate problems. However, numerical inaccuracies of some elements appear since the presence of shear locking and spurious zero energy modes for thin plate problems. To overcome these shortcomings, we employ the large increment method （LIM） for the analyses of the plate bending problems, and propose a force-based 8-node quadrilateral plate （8NQP） element which is based on Mindlin- Reissner plate theory and has no extra spurious zero energy mode. Several benchmark plate bending problems are presented to illustrate the accuracy and convergence of the plate element by comparing with the analytical solutions and displacement-based plate elements. The results show that the 8-node plate element produces fast convergence and accurate stress distributions in both the moderately thick and thin plate bending problems. The plate element is insensitive to mesh distortion and it can avoid the shear locking for thin plate analysis.     

板弯曲元列式的一致位移—杂交应力有限元方法

本文基于 Reissner-Mindlin 板弯曲理论,并引用一致场的概念,建立了一个四边形杂交应力板元(CDHP)。数值结果表明,在收敛性方面与LH4(Spilker,1980)极为相似,而对歪斜网格模型的敏感程度大大低于 LH4。根据 MIN4(Tessler,1983)和 CDHP 的数值比较研究可见,企图用完全一致的位移插值来克服“自锁”是不易的,试图用替代应变函数的方法达到这一目的也是无效的。在这方面,本文的方法具有优势,且有直接和简单的特点。     

多边形孔奇异性应力干涉问题的研究

采用一种新型杂交元方法研究了多边形孔相互干涉条件下的奇异性应力场问题.首先运用多变量变分原理构造一种超级切口尖端单元,其中,假定的应力场和位移场变量是利用奇异性场数值特征解推导出来的.尔后将该超级切口尖端单元与传统4节点杂交应力元耦合在一起,即可建立起一种分析含任意多边形孔弹性结构分析的新型有限元模型.最后用该模型考察...     

自适应有限元分析的网格自动生成方法的选择

针对当前存在的、具有代表性的网格自动生成方法进行分析讨论，从网格控制机理的角度，分析这些方法是否适合于自适应有限元分析系统。结果表明，一般情况下，４／８叉树网格生成方法非常适合用于自适应有限元分析系统。     

半刚性基层表面裂缝影响因素

为了减缓半刚性基层表面收缩裂缝,应用有限元软件ABAQUS,通过建立8结点等参单元有限元模型,对影响半刚性基层表面裂缝产生的各因素进行了力学分析。计算结果表明：材料的温缩系数越大,对降温的敏感性就越强;材料的干缩系数越大,对失水率的敏感性就越强;基层表面裂缝尖端的应力强度因子与基层温缩系数、干缩系数和基层弹性模量呈线性增长关系。故在基层的设计和施工中,应减小混合料的温缩系数及干缩系数;在强度达到要求的情况下,结合料含量取低限;基层铺筑7d内应避免重车碾压,需加强洒水养生和保温、保湿等措施。     

多节点四边形杂交板元

基于共轭协变剪应变和逆变剪应力分量的杂交板元的合理列式，给出了一个１２－节点Ｃ＾０四边形的杂交板元。数值结果表明：与其他假设位移法的Ｍｉｎｄｌｉｎ板单元相比，所建议的单元，提供了改进的位移和应力解，且在歪斜网格时不“自锁”，能够通过补片试验，单刚拥有足够的秩等，因而具备了理想单元的品质。