【摘 要】
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板在工程中有着广泛应用,当板的面内承受的压力达到临界载荷值时,会导致失稳现象的发生,因此研究板的稳定性非常重要。对于复杂问题,解析解的计算是非常困难的,有限元作为一种普遍应用的数值方法,可以用来求解板的稳定性问题。用有限元法和特征值问题的数值解相结合求板的稳定性问题,是非常重要和有效的方法。本文基于Mindlin理论,提出了一种高阶六节点三角形杂交应力单元,用于板的屈曲分析。本文的主要内容如下:首
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板在工程中有着广泛应用,当板的面内承受的压力达到临界载荷值时,会导致失稳现象的发生,因此研究板的稳定性非常重要。对于复杂问题,解析解的计算是非常困难的,有限元作为一种普遍应用的数值方法,可以用来求解板的稳定性问题。用有限元法和特征值问题的数值解相结合求板的稳定性问题,是非常重要和有效的方法。本文基于Mindlin理论,提出了一种高阶六节点三角形杂交应力单元,用于板的屈曲分析。本文的主要内容如下:首先,构造了用于屈曲分析的几何刚度矩阵。位移插值函数选取三角形六节点的形函数与三角形三节点的形函数进行组合,采用改进的具有可调节参数的方法对屈曲分析的几何刚度矩阵进行了修正,有效的提高了精度。总的几何刚度矩阵和总体单元刚度矩阵一起构成广义特征值问题,求解的特征值即板的临界屈曲载荷。其次,对本文提出的单元进行分片检验,结果表明,本文提出的单元可以通过非零剪力分片检验。计算了四边简支、四边固支等不同边界条件下,本文所提单元的临界屈曲载荷。对具有不同厚跨比的四边简支、固支边界条件的方板和斜板进行了屈曲分析,数值结果表明无论对薄板还是中厚板,该单元均是准确和有效的。最后,运用有限元软件ABAQUS,计算单向轴压作用下边界条件为四边简支与四边固支方板的特征值,将本文解和精确解比较。结果表明,本文构造的单元与用有限元软件ABAQUS中的S3R单元用于板屈曲分析时有很好的一致性,无论板的边界条件为四边简支还是四边固支均能获得满意的精度。
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