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题名一种提高四边形四节点平面壳单元计算精度的新方法
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作者
刘云飞
吕军
高效伟
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机构
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期206-212,共7页
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基金
国家自然科学基金(11172055,11202045,11302040)
大连科技之星(2014年称号)资助项目
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文摘
平面壳单元是由平面应力单元和平板弯曲单元叠加组合而成,具有简单的理论表达,但是它在计算曲面壳体结构时误差较大。为了进一步提高平面壳单元的计算精度,本文提出了一种计算平面壳单元刚度矩阵的新方法。通过该方法在高斯积分点建立多个单元局部坐标系,并保证每个局部坐标系都位于单元在高斯点处的切平面上,从而可以有效适应曲面壳体形状,达到进一步提高平面壳单元计算精度的目的。为了在这种新坐标系下计算单元刚度矩阵,给出了求解形函数对局部坐标的导数、局部到自然坐标系积分转换的雅可比、以及局部到整体坐标系的转换矩阵的新型计算方法。通过将这些新坐标系以及新计算方法运用到平面壳单元DKQ24中,可以有效提高平面壳单元尤其是在计算曲面壳体时的精度。计算结果表明,本文方法和平面壳单元相结合,不仅具有平面壳单元简单的理论表达式,还能得到满意的精度。另外,本文方法还可以应用到其他类型的平面壳单元,为提高其他类型平面壳单元的计算精度提供了一种新的途径和思路,具有广阔的应用前景。
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关键词
平面壳单元
高斯积分点
单元局部坐标系
形函数对局部坐标的导数
曲面壳体
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Keywords
flat shell element
Gauss point
local Cartesian coordinate system
derivatives of the shape functions with respect to the local coordinates
curved shell structure
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分类号
O242.21
[理学—计算数学]
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