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。     

三杆桁架的弹粘塑性分析

对对称三杆桁架承受载葆后的弹粘塑性平衡问题进行了分析。分析结果表明,桁架的变形可分为弹性变形、约束粘塑性变形、约束一自由粘塑性变形、自由粘塑性变形等４个阶段。     

塑性厚壁球壳分析的三维组合格式

本文由修正的增量型兀R变分泛函出发,按照杂交/泥合有限元法、粘塑性理论,采用力学子单元模型,组成了由12节,氛三维六面体过渡元为中介的8一12一20节点三维六面体杂交/况合有限元组合格式。三维厚璧球壳受均匀内压的塑性分析工作说明,采用组合格式并辅以合适数目的高斯积分点,在同等计算精度条件下,计算机开支(CPU)约可节省34%。      

串联型粘弹-粘塑性沥青混合料本构模型的有限元分析

为将串联型粘弹-粘塑性本构模型移植到有限元计算中,使其能够对沥青路面结构与时间相关力学行为进行有效模拟和计算,通过编制材料子程序对本构模型进行了有限元实现。三维广义Maxwell粘弹性模型采用遗传积分进行表征,利用Prony级数特性推导出卷积方程的递推公式,在应变增量条件下更新应变,获得迭代过程的刚度矩阵;微分型粘塑性本构方程基于径向回退法建立积分子步下的变量演化方程,通过N-R迭代算法解决了收敛性问题,并利用本构模型的离散化推导,建立了整体迭代过程的一致切线刚度矩阵。通过典型算例对室内试验的与时间相关性行为对比分析,验证了有限元实现的合理有效性,为沥青路面结构计算提供理论基础和实例分析。     

洞室围岩的弹—粘塑性分析

本文以流变学理论为基础,对软弱地层内隧道围岩—支护系统的时间因素问题进行了分析,对合理的支护时间作了较为全面的探讨。所研制的用于岩土工程问題的弹—粘塑性有限元程序,可供实际工程使用。     

具有附加内转动变量的四边形杂交／混合板元

本文根据Reissner-Mindlin平板弯曲理论,引用内部转动变量建立了势能-杂交/混合型泛函,并在此基础上推导了四节点四边形平板弯曲单元MP4a。数值研究表明,MP4a不含多余机动模式,对于歪斜网格的敏感性较低,不致引起“自锁”,其挠度以及力矩的收敛性较已有的同型单元皆有改进。本文建立的泛函,可以导致C~1类平板弯曲杂交应力有限元列式工作中的两类泛函。本文建立的势能-杂交/混合有限元联合模式,其特倒包括李胜元—卞学鐄(1978)的势能有限元格式,Prathap(1983)的“一致应变场”列式以及采用减缩积分/选择减缩积分的位移协调模型。     

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。     

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...     

循环高温环境下隧道结构的弹塑性有限元分析

采用杂交／混合有限元方法对循环高温环境下的隧道结构进行了弹塑性分析。首先对隧道开挖和加衬进行了数值计算分析;然后根据不稳定传热理论,对隧道局部衬砌进行了在循环高温环境下的有限元分析。分析 结果表明,在常温下隧道内部应力分布合理;在常温下隧道内部应力分布合理;在循环高温环境下,衬砌表层处于塑性屈服状态,长期不进行处理会造成衬砌表层剥落。     

岩溶地带公路隧道地震动力响应研究

基于土—结构相互作用模型,利用粘—弹性边界条件,运用时程分析方法研究了岩溶地带公路隧道地震动力响应。探讨了溶洞发育程度和位置对隧道地震动力响应的影响,总结了岩溶地区公路隧道结构位移场、围岩塑性区等的地震动力响应分布规律。     

352226X2-2RZ型货车轴承密封罩压装过程分析

采用有限元分析软件ABAQUS,针对货车352226X2-2RZ型滚动轴承密封罩压装过程进行了弹性和弹塑性有限元模拟分析,得出外圈入口、外圈牙口和外圈牙口沟槽三个重要阶段的弹性应变、塑性应变和最大等效应力数值,以及不同过盈量对弹性应变、塑性应变和最大等效应力的影响规律.并从压装深度和压装过盈量两个方面分析了密封罩脱出原因,得出了较佳的密封罩压装深度和压装过盈量.通过YN-2型密封罩压装测扭矩机进行密封罩压装结果检测,从而验证了理论分析结果,对分析密封罩压装过程模拟有一定的指导意义,为其他类型轴承的研究提供了一定的理论依据.     

应用Gill—Murray法迭代求解节点真实速度场

Ｇｉｌｌ－Ｍｕｒｒａｙ法是一种建立于牛顿法基础最优化计算方法,在将其用于刚塑性和刚－粘塑性有限元分析中代替牛顿法迭代求解节点真实速度场时,可有效地保证求解的收敛性并加快收敛的速度。     

有限变形杂交／混合有限元分析

采用Updated Lagrangian描述,建立了基于力学子单元模型的增量型有限变形杂交／混合有限元列式,其中以第二类Piola-Kirchhoff应力增量和位移增量作为独立变量,3个典型数值算例显示,本方法提供的数值解与解析解和已有的数值解吻合良好,且具有较高的计算效率。     

边界元法在粘塑性分析中的应用

本文介绍了边界单元法在粘塑性分析中的应用，采用Perzyna近似方法模拟纯弹性解，用简单的欧拉单位步长过程得到了与时间相关的解，并讨论了选取时间步长的准则。该方法也可用于求解蠕变问题。     

空间异形薄壁拱结构极限稳定研究

为研究空间异形薄壁拱结构极限稳定的问题,以某大跨径异形拱为工程背景,分别建立了板—壳—梁混合模型和空间梁杆单元模型,对比分析了2种模型在局部超载作用下结构的受力规律及荷载曲线。结果表明：混合模型考虑了薄壁箱型截面的翘曲、畸变等局部效应,得到的极限承载力结果较空间梁杆模型低。两者的荷载—位移曲线在线弹性阶段吻合较好,在进入塑性阶段后,受局部效应的影响,两者曲线差异越来越大,在结构的极限稳定分析时,传统的空间梁杆单元模型偏不安全。     

沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型

为了正确预估沥青路面的永久变形,对沥青路面永久变形的非线性粘弹性有限元法进行了研究,推导了广义Maxwell模型的非线性粘弹性有限元法,建立了沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型,从弹性、非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性等方面对沥青路面的永久变形进行了分析,对沥青路面的永久变形进行了计算,并将计算结果和SHRP的计算结果以及SWK/UN轮辙试验结果进行了对比。计算结果表明:沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的,其路面变形计算值与SHRP的计算值相对误差为6.567%,与SWK/UN轮辙试验值相对误差为6.069%。     

具有Drilling自由度的膜单元的杂交／混合有限元法

本文扩展了Ｈｕｇｈｅｓ等建立的具有独立转动变量的变分原理，由此导出了杂交／混合有限元的列式方法。在此基础上，建立了一个具有ｄｒｉｌｌｉｎｇ自由度的杂交／混合膜单元。数值检验表明，本文的列式方法优于基于Ｈｕｇｈｅｓ等提出的变分原理的列式方法。另外，本文建立的单元能够顺利通过ＭａｃＮｅａｌ建议的标准考题，并已达到完善单元的标准。     

交通荷载下道面与软土地基协同工作分析

对交通荷载作用下道面和软土地基协同工作研究现状进行了探讨,分析了荷载的动力特性和循环特性以及地基的弹粘塑性问题,采用弹粘塑性动力有限元法和模型试验对这一问题进行了研究,得到了道面的应力、弯沉和变形特性.     

误差估计及其在自适应有限元分析中的应用

本文提出一种适合杂交/混合有限元分析的简易误差估计方法,并在这 种误差估计的基础上,建议了r一型和rh一型自适应网格优化方案。数值 算例显示了这些方案的有效性。      

基于SEA的混凝土桥墩力学性能研究

超弹性合金(super-elastic alloys, SEA)因其独特的超弹性性质,在土木工程结构中有着广泛的应用前景。为研究内置SEA杆的混凝土桥墩在循环荷载作用下的力学性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立桥墩的有限元模型。通过ABAQUS内置的超弹性模型和混凝土损伤塑性模型分别定义SEA杆和混凝土的材料本构,在建模过程中引入了普通钢筋的滞回模型,对桥墩的滞回曲线、结构刚度、屈服应力、耗能能力等力学参数进行数值分析。数值分析结果表明：有限元分析可以准确地模拟高性能材料在地震作用下的受力状态,该成果可应用于高性能材料的地震分析以及相应结构的设计和改进。