非规则中厚板分析的样条有限点法

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本文根据Mindlin基本假设,将中厚板的三维空间问题变成二维平面问题。利用弹性力学本构关系,推导出中厚板考虑剪切作用和挤压变形影响的内力与位移关系公式。根据边界约束和板的平面坐标系内节点变形的特征来构造出相应的位移函数。在X方向上的函数我们都用三次B样条函数的广义参数形式。Y方向上的函数我们根据梁的正交振型函数构造,并根据Y方向不同的边界约束和不同的坐标系选择合适的正交函数。在“非规则任意形状”的板的弯曲问题上,我们进行等效划分,把非规则板看成是规则板条的组合。运用“样条有限点法”推导出每块规则板条各自的能量泛函,根据“能量守恒原理”进行能量求和,矩阵叠加。根据最小势能原理,运用变分法求得广义参数解,进而使挠度,内力问题得以求解。本文依照推导公式编制相应的Matlab计算程序,计算分析了本文所给的中厚板,薄板,厚板算例。并且利用ANSYS有限元软件对本文的算例进行了挠度变形和内力分布特性分析,并把所得结果与本法方法所得结果进行了比较。结果表明,本文方法计算简单且满足一定的工程精度要求:除了能解决“非规则中厚板”的弯曲问题之外,对于一定厚度任意形状的“极薄板”(不会出现薄板的剪切闭锁现象)和“厚板”弯曲问题也能给出相对精确的解答,解除了长期以来,板壳类结构中“非规则问题”只能用“有限元法”来解答的禁锢,具有一定的学术创新、参考价值。
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