基于压电曲壳单元的结构振动最优控制 被引量：2

1

作者 赵国忠 翟景娟 +1 位作者 张冠锋 冉令坤 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期601-607,共7页

曲壳结构已广泛应用于航空航天、航海等领域,结构微小的振动会极大地影响部件性能,抑制曲壳结构的振动就很必要。提出了压电曲壳结构的振动最优控制模型,利用空间曲壳单元理论及多点约束方程实现曲壳基结构壳元和压电壳元的耦合,推导了... 曲壳结构已广泛应用于航空航天、航海等领域,结构微小的振动会极大地影响部件性能,抑制曲壳结构的振动就很必要。提出了压电曲壳结构的振动最优控制模型,利用空间曲壳单元理论及多点约束方程实现曲壳基结构壳元和压电壳元的耦合,推导了压电曲壳结构动力学有限元方程,并结合线性二次型最优控制理论,实现了压电作动器对曲壳结构的振动最优控制。数值算例表明,对曲壳结构进行动力分析和振动控制时,在达到同样精度及控制效果的情况下,与平壳相比,曲壳单元及作动器所需数目要少得多。 展开更多

关键词 曲壳单元 曲壳结构 压电作动器 振动 最优控制

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采用独立覆盖流形法分析精确几何描述的曲壳 被引量：5

2

作者 苏海东 周朝 +1 位作者 颉志强 陈琴 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第4期158-166,共9页

在前期研究的直梁和曲梁分析新方法的基础上,提出了基于独立覆盖流形法的曲壳分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能准确模拟三维平板和曲壳的Reissner-Mindlin假设,从而避免了推导曲壳控制方程及... 在前期研究的直梁和曲梁分析新方法的基础上,提出了基于独立覆盖流形法的曲壳分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能准确模拟三维平板和曲壳的Reissner-Mindlin假设,从而避免了推导曲壳控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲壳分析。给出了具体计算过程,包括刚度矩阵积分方式,以及相关的曲壳几何计算公式。通过球面壳和平板算例,验证了方法的收敛性。最后,结合前期的二维直梁和曲梁研究,以及本文的三维曲壳和平板研究,总结了基于独立覆盖流形法的梁板壳分析新方法的特点和优势,特别是彻底解决了自锁问题。 展开更多

关键词 曲壳 精确几何 数值流形方法 独立覆盖 梁板壳分析

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薄壁钢构件非线性稳定问题的曲壳有限单元法 被引量：10

3

作者 沈祖炎 张其林 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 1991年第1期32-43,共12页

笔者将薄壁钢构件作为柱形薄壳组合结构,导出了分析薄壁钢构件各类非线性稳定问题的曲壳有限单元法。对于过去种种板壳有限单元法分析梁柱构件时很难解决的一些问题,本文分别导出了一些特殊方法给予了有效的处理。本文方法适用于具有任... 笔者将薄壁钢构件作为柱形薄壳组合结构,导出了分析薄壁钢构件各类非线性稳定问题的曲壳有限单元法。对于过去种种板壳有限单元法分析梁柱构件时很难解决的一些问题,本文分别导出了一些特殊方法给予了有效的处理。本文方法适用于具有任意截面形式和任意边界条件的薄壁钢构件弹塑性整体稳定问题的分析,以及薄壁构件的整体稳定-局部稳定相互作用问题的分析。分析时,可计入任意形式的初始缺陷的影响,可以考虑任意形式的加载方式以及弹塑性区域内的加卸载现象。经比较,证明本文方法具有极高的精度。 展开更多

关键词 薄壁型 型钢 构件 非线性 曲壳

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压电曲壳结构形状控制和优化设计 被引量：4

4

作者 王剑 赵国忠 张洪武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期618-625,共8页

板壳结构作为航空、航天工程以及控制系统中的重要工作元件,在工作状态中,要承受机械载荷、温度载荷、冲击载荷等各种负面影响,而航空航天部件对结构形状变化非常敏感,如飞行器机翼、信息接收天线等结构,微小的结构变形就会引起很大的... 板壳结构作为航空、航天工程以及控制系统中的重要工作元件,在工作状态中,要承受机械载荷、温度载荷、冲击载荷等各种负面影响,而航空航天部件对结构形状变化非常敏感,如飞行器机翼、信息接收天线等结构,微小的结构变形就会引起很大的性能改变,想要在设计初始阶段充分考虑所有不利因素的影响显然是比较困难的.利用压电材料控制结构变形往往是现代空间结构开关控制中一个很好的选择.基于一般壳体有限单元法,推导了空间任意曲壳压电单元,利用约束方程连接主体壳元和压电壳元,模型中约束方程的使用大大减少了结构自由度,使得计算速度有了明显的提升.在此基础上,重点研究了压电曲壳结构的形状控制方法,首先利用最小二乘法优化结构的电压分布,控制结构形状接近最优工作状态;其次构建了以压电壳元厚度和电压联合作为设计变量的优化控制模型,采用非线性优化求解方法,取得了更好的控制效果.数值算例表明了该文计算模型、优化设计和控制方法的有效性. 展开更多

关键词 有限单元法 压电曲壳 最小二乘法 优化设计 形状控制

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一种大变形曲壳单元 被引量：6

5

作者 张义同 杨海元 张敬宇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1990年第2期200-205,共6页

本文用壳中面节点的位移矢量和节点处壳中面单位法线矢量的矢端位移矢量构造了一种大变形曲壳单元,它是大变形曲壳单元的一般形式,能包括已有的大变形曲壳单元,且公式最简单,计算中采用的载荷增量或位移增量可以很大。

关键词 大变形 壳 曲壳 有限元

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曲壳模型在区块地应力研究中的应用 被引量：1

6

作者 李俊海 王木乐 +2 位作者 吴田忠 宋胜利 邹峰梅 《断块油气田》 CAS 2003年第5期20-22,共3页

介绍了利用曲壳模型计算地应力的方法 ,给出了计算实例和计算结果。通过研究证明利用曲壳模型能够反映地质构造的真实情况 ,又不像三维模型那样工作量大 ,能够满足油田分析地层地应力的要求。通过进行大量的区块地应力研究 ,开发了TP1 3... 介绍了利用曲壳模型计算地应力的方法 ,给出了计算实例和计算结果。通过研究证明利用曲壳模型能够反映地质构造的真实情况 ,又不像三维模型那样工作量大 ,能够满足油田分析地层地应力的要求。通过进行大量的区块地应力研究 ,开发了TP1 30TT高抗挤毁套管 ,在盐岩、泥岩等特殊井段使用效果良好。 展开更多

关键词 曲壳模型 地应力场模拟 断层 套损防治 油田 油气勘探

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精确几何薄曲梁曲壳分析的分区级数解 被引量：2

7

作者 苏海东 韩陆超 颉志强 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第9期144-151,共8页

薄梁板壳的数值计算涉及关于挠度的4阶微分方程,其困难在于构造C_(1)连续的近似函数;同时,由于薄曲梁和曲壳控制方程的复杂性,通常用直梁或平板单元近似地模拟曲梁或曲壳,容易产生几何误差进而带来力学分析上的误差。前期研究采用独立... 薄梁板壳的数值计算涉及关于挠度的4阶微分方程,其困难在于构造C_(1)连续的近似函数;同时,由于薄曲梁和曲壳控制方程的复杂性,通常用直梁或平板单元近似地模拟曲梁或曲壳,容易产生几何误差进而带来力学分析上的误差。前期研究采用独立覆盖流形法实现了基于厚梁板壳假设的精确几何曲梁和曲壳分析,本文在此基础上讨论了这种新型流形法的分区级数解的C_(1)连续性,完成了基于Euler-Bernoulli梁理论和Kirchhoff-Love板壳理论的精确几何薄曲梁和曲壳分析,并解决了几何公式推导复杂的问题。详细给出了薄曲梁的计算公式,简述了薄曲壳的计算过程,将前期文献中的算例在薄梁板壳假设下重新计算,验证了方法的有效性,相比厚梁板壳假设可节省约30%的自由度。研究成果同时展示了应用独立覆盖流形法求解4阶微分方程的潜力。 展开更多

关键词 梁板壳分析 曲梁和曲壳 精确几何 级数解 C_(1)连续

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一种薄壳厚壳通用的轴对称曲壳单元

8

作者 李革 杨志军 张永红 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2004年第1期51-53,共3页

有限元法分析轴对称壳体时,常需区分薄壳和厚壳并选用不同的单元,给计算带来不便.为此,通过对现有的轴对称壳体单元的研究,基于加权残值法,将广义协调条件引入剪应变场,构造了一种挠度和转角各自独立的新型轴对称曲壳单元.算例结果表明... 有限元法分析轴对称壳体时,常需区分薄壳和厚壳并选用不同的单元,给计算带来不便.为此,通过对现有的轴对称壳体单元的研究,基于加权残值法,将广义协调条件引入剪应变场,构造了一种挠度和转角各自独立的新型轴对称曲壳单元.算例结果表明,新单元具有很高的精度,既可用于厚壳,也可用于薄壳.该单元可用于轴对称壳体结构的计算分析. 展开更多

关键词 加权残值法 广义协调条件 曲壳单元 有限元法分析 挠度 转角 剪切应变

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曲壳单元与三维体元的耦合连接及其在坝－地基分析中的应用

9

作者 卢习林 《北京服装学院学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 1995年第2期24-32,共9页

本文讨论工程结构有限元分析中等参三维六面体单元（ＩＰＱＳ）与一般曲壳单元（ＳＨＥＬＬ）的耦合连接，以便获得对实际工程问题更满意的数值模拟模型．

关键词 曲壳单元 三维体元 耦合连接 坝 地基 分析

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正交曲线坐标中的三角形曲壳单元及其应用 被引量：2

10

作者 丁成辉 钟秉章 丁浩江 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1989年第1期15-21,共7页

本文建立了正交曲线坐标中的六结点三十自由度等参曲壳三角形单元,考虑横向剪切的影响。坐标和位移均采用二次插值,以三角形单元为过渡单元计算三通问题,数值结果表明它的有效性。

关键词 有限元法 三角形单元 曲壳

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中高温大曲曲壳厚度控制范围的探讨 被引量：2

11

作者 赵琦 董大伟 +2 位作者 邵高超 马伟 杨建梅 《酿酒科技》 2021年第2期55-58,共4页

通过曲质感官检验可以快速、有效地对大曲质量情况进行初步判定,感官检验通常包括香气、断面、曲壳厚度(皮厚)、外表面等4项指标,其中皮厚的传统质量要求为越薄越好。为了科学管控中高温大曲质量,选用洋河中高温大曲样品,利用大曲分层... 通过曲质感官检验可以快速、有效地对大曲质量情况进行初步判定,感官检验通常包括香气、断面、曲壳厚度(皮厚)、外表面等4项指标,其中皮厚的传统质量要求为越薄越好。为了科学管控中高温大曲质量,选用洋河中高温大曲样品,利用大曲分层、二阶多项式回归分析和中试生产等研究方法对皮厚控制范围进行分析验证,认为皮厚控制在0.5~1.0 cm内时较传统理念更有利于促进曲质提升。 展开更多

关键词 洋河中高温大曲 大曲分层 曲壳厚度 皮厚控制范围

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蛋形消化池的高精度分析——变厚度曲壳元在计算中的应用 被引量：1

12

作者 吴玉华 楼文娟 《工程设计CAD与智能建筑》 2001年第2期41-43,47,共4页

对于一个变厚度双曲壳体结构，如果采用平面壳体单元，将会引起几何上近似所带来的误差。而采用变厚度曲面壳单元可以很好地描述壳体的真实几何形状，从而得到具有更高精度的数值解答。因此，本文采用一种变厚度八结点40个自由度的曲面... 对于一个变厚度双曲壳体结构，如果采用平面壳体单元，将会引起几何上近似所带来的误差。而采用变厚度曲面壳单元可以很好地描述壳体的真实几何形状，从而得到具有更高精度的数值解答。因此，本文采用一种变厚度八结点40个自由度的曲面单元，并用C++将其编制成实用程序，对杭州四堡污水处理厂的蛋形双曲变厚度薄壳结构的消化池进行了数值计算。数值结果表明，该有限元列式是一种精度高﹑收敛快的有限元模式。 展开更多

关键词 污水处理工程 蛋形消化池 变厚度曲壳元 精度 计算

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板壳结构屈曲分析的非线性有限元法 被引量：12

13

作者 杨娜 沈世钊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期338-341,共4页

为进行板壳结构的屈曲分析 .采用三维退化曲壳元离散板壳结构 ,在TL列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵 ,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件 .应用所编制的程序 ,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲... 为进行板壳结构的屈曲分析 .采用三维退化曲壳元离散板壳结构 ,在TL列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵 ,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件 .应用所编制的程序 ,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析 . 展开更多

关键词 三维退化曲壳元 板壳结构 物理非线性 几何非线性 罚单元 屈曲分析

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大曲率复合材料壳板弯曲试验及仿真 被引量：2

14

作者 董云龙 梅志远 +1 位作者 张二 王亚楠 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第7期40-44,共5页

本文针对某罩壳结构局部模型的试验过程中出现的反向凹曲问题,以有限元仿真方法研究曲壳的弯曲特性及影响因素,重点探讨曲壳曲率、厚度以及曲壳的弯曲刚度等因素对曲壳屈曲、后屈曲过程中的位移、应力以及曲壳屈曲后回复特性的影响。研... 本文针对某罩壳结构局部模型的试验过程中出现的反向凹曲问题,以有限元仿真方法研究曲壳的弯曲特性及影响因素,重点探讨曲壳曲率、厚度以及曲壳的弯曲刚度等因素对曲壳屈曲、后屈曲过程中的位移、应力以及曲壳屈曲后回复特性的影响。研究表明:曲率半径及壳板厚度与曲壳的弯曲刚度正相关,提高曲率半径可有效增加曲壳的承载能力;曲壳弯曲刚度对曲壳抗弯特性的影响为线性,屈曲载荷随弯曲刚度增加而线性增大。 展开更多

关键词 复合材料 曲壳结构 弯曲试验 有限元仿真

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考虑弹性地基的正交双曲蜂窝夹层壳体自由振动分析 被引量：1

15

作者 倪臻 李旦望 +2 位作者 夏烨 周凯 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1-8,共8页

给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下... 给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。 展开更多

关键词 正交双曲蜂窝夹层壳 自由振动 一阶剪切理论 弹性地基

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长双曲抛物面板壳的就位吊装施工

16

作者 高长发 《建筑技术》 北大核心 1989年第2期18-21,共4页

上海吴泾工业区新建30万t乙烯装置成品仓库(包装车间)，建筑面积18600m^2。其结构体系为长双曲抛物面负高斯预应力钢筋混凝土板壳屋盖，预制柱、梁全装配式，不等高铰接排架结构形式如图1所示。

关键词 吊装施工 长双曲抛物面板壳 乙烯装置 钢筋混凝土 预制柱

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引起精装书壳翘曲的原因和预防措施

17

作者 闫素斋 《印刷技术》 北大核心 2001年第07C期143-146,共4页

我国装订的精装书、精装画册、集邮册和相册等,人们反映最强烈的问题是书壳翘曲现象.要解决书壳翘曲的问题,首先要研究精装书壳翘曲的原因,从制作精装书壳所用的原材料和制作工艺方面进行分析.

关键词 精装书 装订 书壳翘曲 印后加工 预防措施

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组合壳体的弹塑性有限元分析 被引量：3

18

作者 林钟祥 鞠建松 孙建民 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1990年第4期25-38,154,共14页

本文采用文[1]提出的曲壳单元,根据Prandtl-Reuss塑性流动理论和Mises等向强化屈服准则,建立了壳体的弹塑性有限元格式,同时按照罚单元原理建立了组合壳体的连接条件,编制了相应的计算程序,具体计算了带接管球壳和等径三通等算例,取得... 本文采用文[1]提出的曲壳单元,根据Prandtl-Reuss塑性流动理论和Mises等向强化屈服准则,建立了壳体的弹塑性有限元格式,同时按照罚单元原理建立了组合壳体的连接条件,编制了相应的计算程序,具体计算了带接管球壳和等径三通等算例,取得了较好的结果。 展开更多

关键词 组合壳 弹塑性 有限元 曲壳单元

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十六结点四十自由度相对位移板壳单元 被引量：6

19

作者 徐兴 蔡锐锋 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1992年第4期387-391,共5页

本文从三维弹性理论出发,构造了一个新的能很好反映横向剪切变形影响的十六结点四十自由度等参板壳元。为克服直接引用三维公式系统所造成的数值方面的困难,引入了相对位移。对于曲壳单元,采用正交曲线坐标系,大大加快了计算速度。算例... 本文从三维弹性理论出发,构造了一个新的能很好反映横向剪切变形影响的十六结点四十自由度等参板壳元。为克服直接引用三维公式系统所造成的数值方面的困难,引入了相对位移。对于曲壳单元,采用正交曲线坐标系,大大加快了计算速度。算例表明,新单元与八结点四十自由度厚壳单元有相同的精度。由于新单元由三维单元退化而成,它便于与三维单元连接,便于计算变厚度壳。 展开更多

关键词 板壳 有限元 相对位移 曲壳 壳体

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梁板壳有限单元中的各种闭锁现象及解决方法 被引量：8

20

作者 李忠学 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1119-1125,1167,共8页

对梁元和板壳单元中存在的各种闭锁现象进行详细的分析,对现有的一些解决方法的优劣性进行比较,以使人们对闭锁现象有更深入的认识,并能有效地消除或减轻它们的不利影响.分别在二维、三维梁元与板壳单元有限元公式中引入Hellinger-Reiss... 对梁元和板壳单元中存在的各种闭锁现象进行详细的分析,对现有的一些解决方法的优劣性进行比较,以使人们对闭锁现象有更深入的认识,并能有效地消除或减轻它们的不利影响.分别在二维、三维梁元与板壳单元有限元公式中引入Hellinger-Reissner混合函数或降阶积分,以减轻或消除闭锁现象对单元计算精度的不利影响.通过4个算例来阐明闭锁现象随单元受力情况、单元厚度、单元网格划分的不同而对结构非线性分析结果所带来的不同程度的影响.结果表明,闭锁现象对结构的数值分析结果影响显著,对以受弯为主而膜应力很小甚至为零的单元,膜闭锁现象非常严重,而对薄壁单元,剪切闭锁的影响特别严重;采用单元的混合公式或在协调元中采用降阶积分,可有效地消除单元的各种闭锁现象和插值函数的误差对单元计算精度带来的不利影响,能使单元计算精度和计算效率得到显著改善. 展开更多

关键词 梁单元 曲壳单元 闭锁现象 降阶积分 混合公式 假定应变

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