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高分辨率捕捉强间断多介质流场的伪弧长方法
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作者 李坤 马天宝 王渊芃 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期334-347,共14页
可压缩多介质气液两相流中,介质热力学差异导致界面区域呈现强非线性波系干涉,显著增加数值模拟难度。尤其在双曲型守恒律方程框架下,流场易形成激波、接触间断和稀疏波等奇异结构,对算法精度、间断捕捉能力及稳定性提出更高要求。为此... 可压缩多介质气液两相流中,介质热力学差异导致界面区域呈现强非线性波系干涉,显著增加数值模拟难度。尤其在双曲型守恒律方程框架下,流场易形成激波、接触间断和稀疏波等奇异结构,对算法精度、间断捕捉能力及稳定性提出更高要求。为此,构建了一种面向多介质气液两相流场的高精度伪弧长方法,通过引入弧长参数将方程映射至正交弧长空间,缓解强间断导致的数值奇异性,并引入高阶重构格式保证解的精度。为精准刻画界面动力学行为,提出基于弧长空间的符号距离函数演化机制,并结合真实虚拟流体方法严格定义边界条件,确保界面物理量连续性。数值结果表明,该方法具备对强间断及复杂波系结构的高分辨率解析能力。 展开更多
关键词 多介质 双曲型守恒律方程 伪弧长方法 非线性 强间断
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钛基复合材料SPF/DB加筋壁板高温屈曲行为研究
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作者 王钧仡 王富鑫 +2 位作者 付明杰 乔虹 张书铭 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期103-111,共9页
针对TiB_(w)/TA15耐高温钛基复合材料加筋壁板,建立了其有限元数值模型,并进行了试验验证,使用特征值屈曲分析和弧长法研究了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)加筋壁板在高温轴压环境下的屈曲模态、载荷以及后屈曲行为。结果表明,随着筋条宽... 针对TiB_(w)/TA15耐高温钛基复合材料加筋壁板,建立了其有限元数值模型,并进行了试验验证,使用特征值屈曲分析和弧长法研究了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)加筋壁板在高温轴压环境下的屈曲模态、载荷以及后屈曲行为。结果表明,随着筋条宽度和筋条数量的变化,结构呈现出蒙皮局部屈曲、蒙皮整体屈曲以及结构整体屈曲3种不同的屈曲模式。随着温度的升高,不同屈曲模态对应的屈曲载荷F_(cr)均下降较为明显。使用钛基复合材料加筋壁板结构的屈曲载荷F_(cr)和破坏载荷F_(p)均显著高于TC4钛合金。 展开更多
关键词 SPF/DB加筋壁板 TiB_(w)/TA15 特征值屈曲 弧长法 屈曲模态 后屈曲行为
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共旋梁单元几何非线性分析的子结构方法 被引量:4
3
作者 邓继华 梁璐祎 +1 位作者 谭平 周福霖 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期65-75,共11页
采用有限元方法分析结构的非线性行为必须进行多次迭代求解,因此在保证非线性计算精度的同时提高其计算效率是关键。该文以内含2个平面梁单元的子结构为例,建立一种平面梁结构基于共旋法与子结构的几何非线性分析方法。共旋法具有将刚... 采用有限元方法分析结构的非线性行为必须进行多次迭代求解,因此在保证非线性计算精度的同时提高其计算效率是关键。该文以内含2个平面梁单元的子结构为例,建立一种平面梁结构基于共旋法与子结构的几何非线性分析方法。共旋法具有将刚体位移从结构的大位移中扣除而得到准确的小变形的特点,子结构法则能将内部节点的自由度凝聚到边界节点从而大大减少结构非线性平衡方程组的阶数,该文将两者结合并利用有较好的通过荷载和位移极限点功能的修正弧长法编制了计算程序,对荷载-位移曲线具有“位移跳跃”或“荷载跌落”显著特征的数个算例进行分析,与已有文献的结果对比验证了方法及程序的正确性。 展开更多
关键词 平面梁结构 共旋列式 子结构法 几何非线性 修正弧长法
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海洋纤维增强柔性管压溃失效特性研究及参数敏感性分析 被引量:2
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作者 卜嘉润 陈海龙 +2 位作者 刘文成 王树青 丁果林 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期69-82,共14页
以一种黏结型的纤维增强柔性管作为研究对象,基于ABAQUS建立纤维增强柔性管的实体单元模型。根据二维Hashin失效判据判断柔性管失效情况,充分考虑管道内外护套层塑性及纤维增强层复合材料渐进失效,建立纤维增强柔性管的压溃数值模型。... 以一种黏结型的纤维增强柔性管作为研究对象,基于ABAQUS建立纤维增强柔性管的实体单元模型。根据二维Hashin失效判据判断柔性管失效情况,充分考虑管道内外护套层塑性及纤维增强层复合材料渐进失效,建立纤维增强柔性管的压溃数值模型。将特征值法与弧长法相结合,计算得到了较为精准的纤维增强柔性管临界压溃压力及对应的外压—椭圆度曲线;并对影响柔性管临界压溃压力的几个敏感性参数如椭圆度、纤维缠绕角度、直线度进行分析。研究结果表明椭圆度和直线度偏差的增大及纤维缠绕角度的降低均会使柔性管的临界压溃压力下降,该结果对纤维增强柔性管的设计与使用均具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 纤维增强柔性管 压溃失效 Hashin失效 弧长法 临界压溃压力 缠绕角度 海洋油气
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膜片翻转过程中的偏心问题及改进方法 被引量:10
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作者 周算 强洪夫 +2 位作者 王学仁 王广 周志清 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期822-828,共7页
金属贮箱膜片翻转试验中出现的偏心问题,易造成气液掺混、推进剂泄露等严重后果。为解决膜片的偏心问题,数值计算膜片翻转过程,通过加入弹塑性本构模型引入了显著的数值偏心现象,膜片的最大偏心量约为60mm,且其偏心表现形式与试验中的... 金属贮箱膜片翻转试验中出现的偏心问题,易造成气液掺混、推进剂泄露等严重后果。为解决膜片的偏心问题,数值计算膜片翻转过程,通过加入弹塑性本构模型引入了显著的数值偏心现象,膜片的最大偏心量约为60mm,且其偏心表现形式与试验中的偏心形式一致性好。提出了改变锥段高度与膜片厚度、环向加筋等方法解决偏心问题,得出了不同方法对数值偏心现象的改善结果。研究表明:增加膜片厚度改善偏心问题效果最好,但同时会显著提高膜片的屈曲载荷与结构质量;改变锥段高度方法次之,但最优锥段高度需根据膜片圆弧旋转段半径进行相应调整;环向加筋方法稍差,但通用性好,且不会显著提高结构质量。 展开更多
关键词 金属贮箱膜片 偏心问题 加筋 弧长法 有限元法
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复合材料中厚层合板在轴压位移和剪切作用下的稳定性研究 被引量:13
6
作者 邵小军 岳珠峰 +1 位作者 李立州 张庆茂 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期716-720,共5页
采用线性屈曲分析方法和弧长法对单向压缩和剪切两种载荷作用下复合材料中厚板的稳定性问题进行研究,给出两种载荷作用下的一阶失稳模态以及失稳平衡路径,并得出在单向压缩载荷作用下,过分叉点后载荷的微小增加将引起板的横向大挠度变形... 采用线性屈曲分析方法和弧长法对单向压缩和剪切两种载荷作用下复合材料中厚板的稳定性问题进行研究,给出两种载荷作用下的一阶失稳模态以及失稳平衡路径,并得出在单向压缩载荷作用下,过分叉点后载荷的微小增加将引起板的横向大挠度变形,而不能继续承受更大的载荷,而板在剪切载荷的作用下不发生失稳的结论。 展开更多
关键词 中厚板 屈曲 弧长法
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改进弧长法求解屈曲问题 被引量:11
7
作者 周凌远 李乔 +1 位作者 李彤梅 张清华 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期922-925,共4页
为了解决结构非线性有限元分析求解过程中结构失稳或材料出现软化时传统Newton-Raphson法无法通过极值点的问题,在传统弧长法的基础上,提出了求解过极值点问题的改进弧长法.该方法将非线性方程求解过程中出现的不平衡力向量分解为两个... 为了解决结构非线性有限元分析求解过程中结构失稳或材料出现软化时传统Newton-Raphson法无法通过极值点的问题,在传统弧长法的基础上,提出了求解过极值点问题的改进弧长法.该方法将非线性方程求解过程中出现的不平衡力向量分解为两个相互正交的向量,并建立其弧长的约束方程,求解得到非线性计算中的荷载因子.在求解过程中,给出了改进的确定弧长方法,通过弧长调整避免了求解荷载系数中出现复根的问题.通过两个拱型结构的屈曲分析算例,分别考虑几何非线性和几何材料双重非线性效应,对两个拱形结构进行了非线性屈曲分析,结果表明:结构在出现屈曲时发生急跳现象,验证了改进的弧长法在结构出现材料软化和失稳时能通过极值点. 展开更多
关键词 有限元 非线性分析 屈曲 极值点 改进弧长法
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基于弧长法的加筋板后屈曲特性分析及试验 被引量:22
8
作者 杨帆 岳珠峰 李磊 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期119-124,177-178,共6页
作为飞机上重要的承载部件,加筋壁板在发生初始屈曲后仍具有较强的后屈曲承载能力,因此研究其后屈曲特性对于确定破坏载荷具有重要意义。传统的特征值屈曲分析是以小位移小应变的线弹性理论为基础的,且不考虑结构在受载过程中结构构形... 作为飞机上重要的承载部件,加筋壁板在发生初始屈曲后仍具有较强的后屈曲承载能力,因此研究其后屈曲特性对于确定破坏载荷具有重要意义。传统的特征值屈曲分析是以小位移小应变的线弹性理论为基础的,且不考虑结构在受载过程中结构构形的变化,因此误差较大。本文采用Riks弧长法,结合材料弹塑性理论对铝合金整体加筋壁板轴压加载后的屈曲破坏过程、传载机制、极限载荷进行了研究,并进行了轴压加载的试验验证,得到了加载过程中的应力、应变曲线以及极限载荷,还对后屈曲破坏形式进行了分析。数值模拟结果表明:本文研究的整体加筋板初始屈曲发生在蒙皮,后屈曲过程筋条是主要的承载部位,与试验中观察到的现象一致;试验中加筋板最终破坏部位发生在筋与蒙皮连接处,有限元模拟结果与试验中加筋板的最终破坏部位一致;数值模拟得到的极限载荷与试验的相对误差在5%以内。这表明基于弧长法的后屈曲计算能够准确跟踪整体加筋板的后屈曲平衡路径和预测极限载荷。 展开更多
关键词 整体加筋板 稳定性 后屈曲 Riks弧长法
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海上风电单筒多舱筒型基础筒体屈曲特性研究 被引量:5
9
作者 王海军 刘伟 +1 位作者 闫晓荣 练继建 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期402-408,共7页
对单筒多舱筒型基础入土下沉过程进行稳定性分析,研究其失稳模式与临界屈曲荷载以及分舱板与纵向加劲肋对筒内外压差临界值的影响。结果表明,单筒多舱筒型基础筒体失稳属于极值点失稳,应采用非线性方法确定结构失稳的临界荷载;分舱板和... 对单筒多舱筒型基础入土下沉过程进行稳定性分析,研究其失稳模式与临界屈曲荷载以及分舱板与纵向加劲肋对筒内外压差临界值的影响。结果表明,单筒多舱筒型基础筒体失稳属于极值点失稳,应采用非线性方法确定结构失稳的临界荷载;分舱板和适当间距的加劲肋均可提高筒体的临界屈曲荷载,但随筒顶接近泥面,其提升效果逐渐减小,筒内外压差控制条件转变为防止筒内土体发生渗透破坏。 展开更多
关键词 海上风电 屈曲 非线性分析 筒型基础 弧长法 加劲肋
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复合材料加筋壁板稳定性分析研究 被引量:13
10
作者 穆朋刚 万小朋 赵美英 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第9期1190-1193,共4页
针对复合材料加筋壁板的稳定性问题,分别采用特征值分析法和弧长法对J型加筋壁板结构进行分析。特征值法可确定加筋壁板的失稳临界载荷、位置及波形;弧长法根据加筋壁板各点的纵向应变与载荷关系曲线的斜率变化,判断加筋壁板的失稳临界... 针对复合材料加筋壁板的稳定性问题,分别采用特征值分析法和弧长法对J型加筋壁板结构进行分析。特征值法可确定加筋壁板的失稳临界载荷、位置及波形;弧长法根据加筋壁板各点的纵向应变与载荷关系曲线的斜率变化,判断加筋壁板的失稳临界载荷和位置。将这两种方法的分析结果与试验对比,得到如下结论:两种方法确定的失稳载荷和位置与试验判断一致。 展开更多
关键词 复合材料 加筋壁板 稳定性 弧长法 特征值分析法
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确定结构分支点及跟踪平衡路径的改进弧长法 被引量:7
11
作者 罗永峰 滕锦光 沈祖炎 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期502-507,共6页
在非线性有限元法的基础上,提出了一个新的搜索及确定结构非线性分支点并跟踪屈曲平衡路径全过程的求解方法─—改进弧长法.利用弧长控制多数和结构协线刚度矩阵特征值之间的非线性关系,建立了搜索并确定位于结构屈曲平街路往任一区... 在非线性有限元法的基础上,提出了一个新的搜索及确定结构非线性分支点并跟踪屈曲平衡路径全过程的求解方法─—改进弧长法.利用弧长控制多数和结构协线刚度矩阵特征值之间的非线性关系,建立了搜索并确定位于结构屈曲平街路往任一区段内的分支点的精确分析方法.改进弧长法已用于薄壳结构的非线性屈曲分析之中,数值结果表明了新方法的精确性、可靠性及计算效率. 展开更多
关键词 建筑结构 分支点 弧长法 平衡路径跟踪
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初始缺陷对超大型双曲冷却塔极限承载力的影响 被引量:6
12
作者 赵海 白国良 +2 位作者 徐亚洲 姚友成 杜吉克 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2011年第6期777-783,共7页
施工误差、材料性能不均匀等不可控制因素必然导致冷却塔结构具有一定的初始缺陷,本文主要研究了初始缺陷对冷却塔结构弹塑极限承载力的影响.通过弹性屈曲分析和自振特性分析,获得冷却塔结构的屈曲模态及振型,进而将结构初始缺陷视为由... 施工误差、材料性能不均匀等不可控制因素必然导致冷却塔结构具有一定的初始缺陷,本文主要研究了初始缺陷对冷却塔结构弹塑极限承载力的影响.通过弹性屈曲分析和自振特性分析,获得冷却塔结构的屈曲模态及振型,进而将结构初始缺陷视为由模态贡献系数调制的确定性函数(正交模态)的线性组合形式,在考虑材料非线性的前提下,采用修正的弧长法分析结构的弹塑性极限承载力.算例结果表明:冷却塔对振型初始缺陷构形较屈曲模态缺陷构型更为敏感,该方法可以有效地寻求结构初始缺陷的最不利分布形式,适用于大型工程结构的初始缺陷分析. 展开更多
关键词 弧长法 初始缺陷 屈曲模态 双曲冷却塔 材料非线性 模态贡献系数
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混凝土结构全过程非线性分析的弧长法研究 被引量:7
13
作者 向天宇 赵人达 刘海波 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期67-70,共4页
弧长法作为结构非线性分析算法 ,具有很强的结构负刚度求解能力 ,已被广泛应用于结构的几何非线性有限元分析 ,但将其应用于混凝土结构的材料非线性分析存在一定的困难。本文首先介绍了弧长法的基本思想 ,在此基础上尝试将弧长法用于混... 弧长法作为结构非线性分析算法 ,具有很强的结构负刚度求解能力 ,已被广泛应用于结构的几何非线性有限元分析 ,但将其应用于混凝土结构的材料非线性分析存在一定的困难。本文首先介绍了弧长法的基本思想 ,在此基础上尝试将弧长法用于混凝土结构的全过程非线性有限元分析 ,并对出现的问题提出相应的解决措施。 展开更多
关键词 非线性分析 弧长法 混凝土结构 有限元分析
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加筋壁板整体屈曲极限承载能力研究 被引量:8
14
作者 刘斌 张保 孙秦 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第12期1977-1980,共4页
加筋壁板是飞机翼面的重要承载部件,屈曲(失稳)是其在静强度范围内的重要失效形式。本文中应用弧长法完整跟踪典型加筋壁板的平衡路径,分析几何非线性和材料非线性因素对加筋板整体失稳的影响,研究了其前屈曲、后屈曲特征与极限承载能... 加筋壁板是飞机翼面的重要承载部件,屈曲(失稳)是其在静强度范围内的重要失效形式。本文中应用弧长法完整跟踪典型加筋壁板的平衡路径,分析几何非线性和材料非线性因素对加筋板整体失稳的影响,研究了其前屈曲、后屈曲特征与极限承载能力。计算分析表明,弧长法适合整体加筋壁板一类的复杂结构的屈曲问题研究。加筋板整体失稳时可以合理简化等效为各向异性板。当筋条相对较弱时,几何非线性对加筋板的极限载荷影响最大,然而当筋条相对较强时,决定其屈曲极限载荷的主要因素是材料非线性。 展开更多
关键词 加筋壁板 弧长法 整体失稳 几何非线性 材料非线性 极限承载能力
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基于弧长法的桁架臂结构全过程非线性稳定性分析 被引量:9
15
作者 王殿龙 骆广 +1 位作者 王欣 高顺德 《中国工程机械学报》 北大核心 2015年第6期480-485,共6页
履带起重机的桁架臂通常为大长度的空间格构式结构,对其进行稳定性计算较为复杂.针对此问题,采用弧长法,考虑臂架初始缺陷、载荷分布和几何非线性,对臂架进行了载荷-位移的全过程非线性稳定性分析.通过分析臂架的载荷-位移全过程曲线,... 履带起重机的桁架臂通常为大长度的空间格构式结构,对其进行稳定性计算较为复杂.针对此问题,采用弧长法,考虑臂架初始缺陷、载荷分布和几何非线性,对臂架进行了载荷-位移的全过程非线性稳定性分析.通过分析臂架的载荷-位移全过程曲线,并和线性稳定性分析结果进行对比,得到了较为符合工程实际的臂架极限载荷.该方法可为工程设计和评估提供分析依据. 展开更多
关键词 全过程 弧长法 稳定性 非线性 桁架臂
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求解非线性有限元方程的弧长法及在工程稳定分析中的应用 被引量:6
16
作者 刘国明 卓家寿 夏颂佑 《岩土力学》 EI CAS CSCD 1993年第4期57-67,共11页
本文讨论了求解非线性有限元方程弧长法的基本原理及具体实施,并应用于压杆及滑块的稳定性分析。由于弧长法具有确定并通过结构临界应力状态的临界荷载值,因此可以应用于工程稳定性分析。算例表明,弧长法确定的临界荷载值是令人满意的。
关键词 弧长法 非线性 工程稳定 有限元
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基于弧长法的预应力框架结构非线性分析 被引量:4
17
作者 陈明政 黄音 +1 位作者 王正霖 白绍良 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期109-114,共6页
根据后张有粘结预应力混凝土框架结构的受力特点,编制了适用于预应力建立和施加外荷载两个阶段的静力杆件非线性有限元分析程序.该程序直接从材料的应力-应变关系出发,考虑了混凝土的受拉硬化和受压软化,采用截面分层杆系有限元模型和... 根据后张有粘结预应力混凝土框架结构的受力特点,编制了适用于预应力建立和施加外荷载两个阶段的静力杆件非线性有限元分析程序.该程序直接从材料的应力-应变关系出发,考虑了混凝土的受拉硬化和受压软化,采用截面分层杆系有限元模型和弧长法,在刚度矩阵中同时考虑了材料非线性和几何非线性.经与两榀预应力混凝土框架试验结果校核,程序模拟精度较好,可用于后张有粘结预应力混凝土框架结构的计算与分析. 展开更多
关键词 弧长法 预应力框架结构 非线性分析 受力模型 外荷载 分层有限元模型
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纤维模型在平面框架非线性静力分析中的应用 被引量:13
18
作者 伍永飞 周德源 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A01期129-132,共4页
为准确描述钢筋混凝土结构局部的受力情况,通常需要采用微观模型来进行非线性有限元分析.将梁柱单元建立在弹塑性纤维模型的基础上,直接从材料本构关系出发,对平面钢筋混凝土框架结构进行了全过程非线性静力分析.在框架结构与梁柱单元... 为准确描述钢筋混凝土结构局部的受力情况,通常需要采用微观模型来进行非线性有限元分析.将梁柱单元建立在弹塑性纤维模型的基础上,直接从材料本构关系出发,对平面钢筋混凝土框架结构进行了全过程非线性静力分析.在框架结构与梁柱单元之间用刚度法,组装杆件刚度得到结构刚度;杆件与杆件内部积分点处的横截面之间采用柔度法,基于杆端力和截面力的平衡获得杆件刚度;每个横截面通过平截面假定协调纤维变形,同时考虑了几何非线性,由纤维的刚度得到截面刚度.为追踪非线性反应的软化段,求解时选取柱面弧长法.同时选取实例分别进行单向推覆和低周反复加载试验的程序模拟,得到了较好的效果,并提出进一步优化改进的建议. 展开更多
关键词 纤维模型 非线性分析 柔度法 弧长法
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求解预定位移水平的改进弧长法 被引量:6
19
作者 宋振森 沈祖炎 罗永峰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期509-512,共4页
为了在使用弧长法进行结构非线性分析时能够收敛到指定的位移,基于广义弧长的概念,对传统弧长法进行改进。改进后的方法不仅能够自动跟踪结构非线性平衡路径,同时能求得位于结构平衡路径的任意区段的任意预定位移时的受力状态。数值算... 为了在使用弧长法进行结构非线性分析时能够收敛到指定的位移,基于广义弧长的概念,对传统弧长法进行改进。改进后的方法不仅能够自动跟踪结构非线性平衡路径,同时能求得位于结构平衡路径的任意区段的任意预定位移时的受力状态。数值算例表明本文计算方法的精确度、效率以及可靠性较好。 展开更多
关键词 非线性分析 预定位移 改进弧长法
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弧长控制类方法使用中若干问题的探讨与改进 被引量:11
20
作者 李元齐 沈祖炎 《计算力学学报》 CAS CSCD 1998年第4期414-422,共9页
在结构非线性跟踪分析中,弧长控制类方法和能量控制类方法是两类最主要的方法。近年来,各类弧长方法由于概念简单明了、计算方便可靠而广为采用。本文首先对几种主要弧长方法的使用进行回顾和比较,并就跟踪失败的可能情况作简单探讨... 在结构非线性跟踪分析中,弧长控制类方法和能量控制类方法是两类最主要的方法。近年来,各类弧长方法由于概念简单明了、计算方便可靠而广为采用。本文首先对几种主要弧长方法的使用进行回顾和比较,并就跟踪失败的可能情况作简单探讨,进而针对部分可能失败的情况提出改进措施。再以一个同时存在跳跃及跳回现象且具有分枝路径的问题为例,将这几种弧长方法用于其变形全过程的跟踪分析,来验证所提出的改进措施,比较这几种弧长方法的跟踪能力。最后给出使用这些弧长方法的几点结论。 展开更多
关键词 非线性 有限元 弧长法 结构变形 跟踪分析
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