有限单元法原理与计算第章绪论在线免费阅读

构课程习,掌握杆系构计算。,,除桁架构简化杆系构计算,构连续,楼板、剪墙、坝及基础台,连续构,形计算?显,构识足计算,,需习限单元。

限单元概念追溯,柯朗(.)首提“单元”概念,义角形区域片连续函,采势研究圣维南扭转题。—,阿吉(..)构析矩阵论,版《量构析》,弹构量析研究。该构矩阵移典著。,纳(..)(..)采离散析飞构,飞构割角形矩形单元,单元单元移联系单元刚矩阵征,矩阵移思决弹题,随提刚集合限元整程组。,研究弹题论首提“限单元”称。

纪,,梅劳(..)、贝赛林(..)、琼(..)、卞璜、赫曼(..)、毕奥(..)、普(.)、董,各限元模型研究贡献。

限单元程建基础。,奥登(..)量衡,功热弹题限元析程组。查勃(..)李(..) 伽辽弹题限元。

单元类型言,限单元维杆单元、二维单元展维空单元、板壳单元、管单元,单元展单元。 ,欧托蒂(.)、艾(..)泽凯维奇(..)参单元展奠基础,计算精较提,适各复杂形状件。

限单元源构析,广泛各程业领域,决程普遍。限单元广泛固、流、传热、磁、、各领域,求杆、梁、板、壳、块各类单元弹(线非线)、黏弹弹塑题(包括静题),各类布题(流、温、磁稳态瞬态题),流管、、润滑、噪及固、流、温互题。随、计算计算技术展,限单元具坚论基础广泛效值计算具,济建设科技术展挥,步展完善。

限单元弹基程效,,习限单元,需习弹基础识。

弹研究弹素产、移布规律科。材料、构研究,弹研究非杆状构,即连续弹构,板、壳、块及挡土墙、堤坝、基构。研究抽模型,弹研究基假设。

弹研究完弹,谓完弹,指假设引形素消除,完恢复状残余形,称弹。,弹瞬形完取决瞬,历史。,形完符合胡律,即形引形系,线系。弹、、μ历史,随形化。材料,塑材料,未达屈服极限近似完弹;脆材料,未超例极限,近似完弹。

假设完弹连续,即整弹积组介质填,空隙。,弹各量未量,、形移连续,置坐标连续函示。函求需各阶导,足计算需。,切微粒组,严符合连续假。,统计均观,微粒及各微粒距离尺寸,,连续假设合,引显著误差。

假设完弹均匀,即整类型均匀材料组。,整具质,参(弹、、μ)置坐标,随置坐标化改。根据假设,研究取弹()研究,析整。际程构,例,混凝土砂、石、泥构,各材料完。,材料粒径尺寸,且均匀布,宏观义,均匀。

假设具质,弹质。,弹、、μ随化改,建坐标系研究、形移量。际,单晶各异,木材竹材各异,际程构件弹存差异。按照宏观统计观,弹析,各待。

凡符合述假设,均称弹。,需形状态形假。

谓形假设,指假设温化素,整移尺寸,,量转角。形假设,计算显著简化。例,建形衡微程,形尺寸替形尺寸,考虑形引尺寸置化;建程程,略、转角二幂二乘积项,系式线,弹程程简化线程求。形假设称线假设。假设,弹题转化线题,叠求。

,弹研究题弹形题,属线弹范畴。

弹研究超静构弹,需静、,建衡微程、程程。介绍程,需弹基概念。

类型,、集。

图. 集

集、。集矢量,黑。沿坐标轴、、,坐标轴投影,、、,称量。标量,负号坐标轴,反负。及量量纲--,单/,集示=++,

注:材区矢量标量,矢量黑,标量黑。、、示坐标单矢量,标示矩阵转置。

图. 集

()。指布,称积,、压、流压、触。各各。图.示,集程示,均集极限,即

()集。集指集,限单元效荷载计算集概念。

图. 义

素(、温化),各产互,邻另互,称。图.示,假弹,截-,弹,附近微积Δ合Δ。集义类似,Δ断缩,收拢,极限矢量截-,即

Δ标量,,Δ极限。截,沿坐标轴、、量,即=++。另,沿截-线及微,στ示,截切,切称剪,图.示。及量量纲--,单/。

,微,,凡提,必须指哪,该哪微。显,,微般。谓状态,指各微况。研究状态,研究强。

图. 六量

析,首析各角坐标量。取微六,图.示。六棱坐标轴,=,=,=。线沿坐标轴。凡线沿坐标轴,该称坐标;凡线沿坐标轴负,该称负坐标负。切。例,σ示线沿轴沿,τ示线沿轴沿切,τ示线沿轴沿切,余切类推。

,弹,负号规:凡坐标各,沿坐标轴;凡负坐标各,沿坐标轴负,反负。,图.各量均号。

,微量。量,根据系衡系,求该各微。,量完确状态。量矩阵形式,矩阵σ,

式(.),切存系。例,连六,线 ,线 矩轴,列矩衡程,

,列余似程,计算,

式(.)切互,即:互垂且垂该交线切互(,负号)。,切符号标调。,切量缩减切量,矩阵σ缩减列阵,

式:σ列阵量,×列量,列阵,求该微切。

,述量完确状态。

形指形状改。形状各角示,,形归改角改。

析某形状态,沿坐标轴、、取微线段、、,图.示。形,线段及角般改。单线段收缩,即单伸缩伸缩,称线,亦称;各线段角改量,弧示,称切,亦称剪。ε示,例,ε示线段,余类推;切γ示,例,γ示线段(即、)角改量,余类推。线伸,缩短负;切角减,角增负。切量纲量。

证,,ε、ε、ε、γ、γ、γ角坐标线段量,求该线段,求该线段角改量。量列阵量ε,即

列阵,列阵ε×列量。列阵,求该线段及该线段切。,述量完确形状态。

形程,各置移,称移。移矢量,移,、、坐标轴投影、、示,移量沿坐标轴,沿坐标轴负负。移及量量纲,单。移列量示,

般,弹量、量、量、量移量弹各,空置坐标函。

弹研究弹区域建衡微程、程程,建件移件,,件求述微程组,、移答。节介绍衡微程、程程及程矩阵示。

弹取,取微六,图.示。六棱坐标轴,=,=,=。微元微,各切示。

图. 六布

,轴投影轴,列投影轴衡程,即∑=,

式(.)除,化简

类似,轴、轴投影轴,列投影轴衡程,即∑=∑=。复述计算程,

注,τ=τ,τ=τ,τ=τ,式(.)~式(.),弹衡微程,

衡微程弹量衡系,称纳维叶()程。衡微程矩阵示

式:微算矩阵;σ述列阵,式(.);列阵,称量。

式(.)式(.)

式(.)

题,

,×矩阵,×矩阵,σ×列阵,×列阵。题,述矩阵元素缩减。衡微程及矩阵元素熟,。

图. 投影坐标微元

程角研究形系,涉及产形,程切连续介质适。微元=例,微元投影坐标,矩形微元,图.示。

设=,=。弹形,移′,′移沿坐标轴量, 移量。、坐标系及连续函泰勒展,移,

,伸及角减量

式(.)~式(.)即 系。

,述  坐标推广,类似系。整,掉复达式,弹移系,即程

程矩阵示

式:ε列阵,称量,式(.);移列阵,称移量,式(.)。

题,

式(.)称柯()程。

程建弹系程。弹形况,线系,即服广义胡律。广义胡律示形式,形式含程式,形式示,

式:压弹模量,简称弹模量;剪切弹模量,称切模量刚量模量;μ材料泊松,示材料单压,横轴值。

、、μ验测材料,足列系式:

式(.)式,σ+σ达式,式(.)式,σ,广义胡律二示形式,即示,

式:λ、梅()。

达式式(.),λ达式

程矩阵示

式:弹矩阵,称矩阵。

达式

题,厚薄板仅板板且沿厚化约束,板约束,σ=τ=τ=,剩量σ、σ、τ,弹矩阵

件指弹,足衡件。弹微元示,图.示。

图. 弹微元

剪互,式(.)

,列衡程,复述计算程,终件,

件矩阵示

题,列阵

移件指,弹移σ,移移,即

题,

静弹,弹产。虚移指虚移虚功虚虚功。虚移简述虚功虚功,即

式(.)称虚移程,虚移程价衡微程件。

虚移程矩阵示,

弹形产移,际移弹势取极值,称极势,即

式:Π弹势,移泛函。

弹势弹势,即

式:弹;势。

,构势矩阵示

根据弹唯,势极值即势值,极势称势。势价衡微程件。

限单元概念包括:①区域单元;②单元铰连;③荷载转化效荷载;④约束转换约束。限单元基析步骤包括离散化、单元析整析程。节弹题例,介绍限单元基概念析步骤。

程构连续弹,首连续弹割若干限区域单元,形离散构,图.图.示。

图.图.,划块,构轮廓角形拼,角形构构称离散构;限角形区域称限单元,简称单元;限单元构网状构称限元网。除角形单元,单元包括矩形单元、形单元具曲线单元,图.示。

图. 坝截离散构

图. 含基础坝截离散构

图. 题单元类型

单元单元交称,析,圆圈示,。限单元假铰,单元单元铰连整。连续构替析构,称构限单元计算模型。

题限单元计算模型若干单元铰连构,空题限单元计算模型若干空单元铰连构。空题单元包括单元、单元、六单元具曲六单元,图.示。

图. 空题单元类型

效荷载列阵,量标示该编号,二标示荷载。

弹缘约束需转化限单元计算模型缘约束,某移约束某移约束,该置铰支座链杆支座,图.及图.示。

整移列阵量标示该整编号。,连续弹布布,求移题,转化离散构仅效荷载,求各移题。,求限题转化求限题。求各移,需单元析整析。

单元析包括获单元刚矩阵、单元效荷载、转换矩阵转换矩阵。,求转换矩阵转换矩阵求移,移值转换矩阵转换矩阵,计算单元;求单元刚矩阵获单元整刚矩阵;求单元效荷载获整效荷载列阵,基础建整析支配程,支配程求移。,单元析求单元刚矩阵单元效荷载求整移列阵准备,单元析求转换矩阵转换矩阵计算单元单元准备。

假设限元网取角形单元,图.示,角形单元、、示,、、需按逆针顺序布置。

角形单元移量。移示,首采插值单元移移示,即

式:单元移列阵;形函矩阵。

,根据程,单元示

图. 单元析

式:转换矩阵。

根据程,单元示

式:弹矩阵;转换矩阵。

题,×矩阵,×矩阵。,求移,采式(.)转换矩阵求单元,采式(.)转换矩阵求单元。

角形单元限单元网取,角形单元,图.()示,称单元,示,

单元移示,

式(.)矩阵展形式,

式(.)式(.),单元刚矩阵,×矩阵,块矩阵,块矩阵×矩阵。例,单元刚矩阵块矩阵,块矩阵示角形单元刚贡献(贡献)。具,元素示单移,产。

析,限单元移基础,限单元计算移计算基础。单元移、移示计算,限单元计算键求单元移。限元计算模型,移整析计算获终。

图.()示,取角形单元,环绕该单元,各单元反。另,单元连,单元环绕,单元移置荷载,称效荷载,根据衡件,

式(.)示,荷载,建衡程,题,共建 程,采式(.),移示,式(.)衡程,移未量线程组,

式:整刚矩阵,称刚矩阵;整效荷载列阵,称效荷载列阵;整移列阵,称移列阵。

单元析获单元刚矩阵单元效荷载,整刚矩阵整效荷载列阵单元刚矩阵单元效荷载式组集。考虑移约束件,联求述线程组,移。移转换矩阵转换矩阵,各单元。

限单元计算插值基础。构造单元移模式、整限单元计算,需插值。节朗插值析推导,。节限单元计算基础识,需牢固掌握。

设=()量单值连续函,,,,…取值,,,…,图.示。插值()近似达式。该达式,,,…值值,,,…。该达式求函值()。,,,…称插值,称插值,插值()达式。()达式采项式示,称朗插值项式,称朗项式。

图. 插值插值计算

插值,即、、,()项式式,()线,



式(.)改,线插值计算式,

插值,即、、、、,()项式二式,()抛线,计算抛线插值式,

,插值插值式,

类推,插值朗插值项式,

式(.)展式形式,

朗插值函质,

式(.),= ,朗插值函取值;≠ ,,朗插值函值。式(.),插值插值计算朗插值函,。

例. ()观测据:()=,()=,()=,()=。 插值朗插值项式,试计算()值。

:

朗插值项式



()=-.+.-.+=-

般,线插值式计算精,采抛线插值式,计算精足够。除集区域,般况,必采抛线插值式插值式计算。

. 移列阵、列阵、列阵、列阵列阵。

. 衡微程程,推导证。

. 形式程。

. 空题弹矩阵。

. 根据程推导题题弹矩阵。

. 移件件达式。

. 限元计算模型需足件。

. 简述限单元析计算程。

. 单元析务哪?整析?

. 插值、插值插值插值项式计算式。

THE END
0.汶川映秀MS8.0地震的地球物理场与动力过程120朱守彪,石耀霖用遗传有限单元法反演川滇下地壳流动对上地壳的拖曳作用[J];地球物理学报;2004年02期 121孙洁,晋光文,白登海,王立凤青藏高原东缘地壳、上地幔电性结构探测及其构造意义[J];中国科学(D辑:地球科学);2003年S1期 122李松林,张先康,张成科,赵金仁,成双喜玛沁—兰州—靖边地震测深剖面地壳速度结构的初jvzquC41yy}/ewpk0eun0ls1Ctzjeuj1ELLEVxycn/QYVK723:7:29<0jvs
1.残余应力场,residualstressfield,音标,读音,翻译,英文例句,英语以红河断裂带测区为例,用X射线法测量了测区的古构造残余应力场及其应变能密度场,用有限单元法计算了测区在两种边界条件下的水平最大剪应力场,用实验和理论证明了古构造残余主压应力大小和方向对岩石破坏、破裂扩展和震级的影响。 更多例句>> 2) Residual Stress-Strain Field jvzq<84yyy4eklycnn4dqv4kpf{02;712474::6F2HL/j}r
2.表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算viminlove裂纹前缘的应力场存在一个数学上无限大的奇异点,一般多项式有限元很难模拟,除非在裂纹前缘附近用很小很密的单元。而且有时可能行不通,当计算机资源受到限制时效率很差。为了模拟裂纹前缘应力和位移的特性,70年代中期,亨舍尔(Henshell)、邵(Shaw,1975)和巴索姆(Barsoum,1977)各自独立地构造了一种裂纹前缘单元(也称奇jvzquC41dnuh0|npc0ipo7hp1u5cnxla9991::gh2363x@kf0jznn
3.首都圈地区跨断层形变观测与地壳应力场期刊基于地震观测资料的构造应力场反演方法与应用研究[D].2015. [4] 和平.有限单元法在跨断层水准变化机理研究中的应用[D].2010. [5] 和平,李志雄,陆远忠,等.有限单元法在首都圈地区跨断层水准测量监测能力初步评价中的应用[J].地震.2010,(2).DOI:10.3969/j.issn.1000-3274.2010.02.011 . [6] 曹建玲,jvzquC41f0}bpofpifguc7hqo0io1yjtkqjjejq1f|j{495926614