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基于带面内转角自由度四节点平板壳单元的板壳非线性分析
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2013.4.26
  • 页码:1525-1531
  • 分类:TU312[建筑科学—结构工程]
  • 作者机构:[1]中南大学土木工程学院,湖南长沙410075
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51108460); 中国博士后科学基金导师资助项目(2012M511759); 中南大学博士后科研基金资助项目
  • 相关项目:大跨度柔性桥梁稳定极限承载力简化分析理论研究
中文摘要:

针对矩形平板壳单元在工程结构,例如大跨度桥梁数值分析实践中的广泛应用,采用具有给定位移模式的纵、横向离散条带描述单元整体位移场。该位移场由2个部分构成,即单元中面膜位移和横向挠曲变位,其中面内位移由包含节点转角自由度在内的节点位移参数沿纵、横向条带顺次插值得到,而横向变位表示为双3次Hermite多项式乘积形式。单元模型确保位移及应变分量在单元内部和相邻单元之间连续,物理概念明确,提高分析精度与可靠性。通过选取受弯方形薄板弹塑性分析及圆柱壳体大变形、大转动2个经典算例,发现本文计算结果与经典解析解以及其他数值解十分接近。提出的板壳单元位移模型可以有效地解决复杂板式结构稳定极限承载力分析问题。

英文摘要:

Nowadays, various kinds of rectangular plate/shell elements have found wide applications for numerical analysis of engineering structures, such as long-span bridges. Some typical discrete strips in both longitudinal and transverse directions with presumed displacement modes were employed to describe more reasonably the displacement field of the element. Such a displacement field consists of two parts, namely the membrane action in the middle plane of the element and lateral deflection perpendicular to the middle plane. The in-plane displacement components were given through consecutive interpolations along perpendicular strips of nodal parameters, which in particular include the drilling degrees of fi'eedom, while the out-of-plane deflection is simply expressed as third-order Hermitian interpolations of nodal parameters sequentially in perpendicular strip directions. The present model is capable of ensuring the continuity of displacement and strain components both in the element domain and at the interface of interconnected elements, thereby the underlying physical meaning is clear and the improvement of analysis accuracy can be satisfied. By selecting two benchmark problems, namely the elasto-plastic analysis of a thin plate and large deformation/large rotation problem of a thin cylindrical shell, good agreements can be achieved between analytical, solution and/or numerical results obtained by other researchers and present predictions. Meanwhile, these examples demonstrate efficiency and robustness of the 4-node flat shell element for determining the maximum load carrying capacity of complicated plate structures.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874