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柔性翼微型飞行器流固耦合数值模拟 被引量:6
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作者 孟令兵 昂海松 肖天航 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期621-627,共7页
根据分区耦合原理,提出了一种计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)/计算结构力学(Computational structural dynamics,CSD)的流固耦合计算方法。结构有限元模型基于完全拉格朗日(Total Lagrange,T.L.)格式求解结构几何非线... 根据分区耦合原理,提出了一种计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)/计算结构力学(Computational structural dynamics,CSD)的流固耦合计算方法。结构有限元模型基于完全拉格朗日(Total Lagrange,T.L.)格式求解结构几何非线性。气动计算基于有限体积离散的任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)N-S方程。通过交替数字二叉树(Alternating digital tree,ADT)搜索技术识别两套网格系统之间的宿主-受体关系,采用常体积转换(Constant volume transformation,CVT)和反距离权重(Inverse distance weighting,IDW)法完成网格系统间的数据交换,使用Delaunay图映射法来处理网格移动。将自编的非线性结构有限元程序和接口程序与南航微型飞行器中心的3D2 MUFS流体计算程序相连接,应用于柔性翼微型飞行器的气动计算中。数值计算结果与实验数据吻合良好,验证了该流固耦合计算方法和程序的可靠性和可行性。 展开更多
关键词 流固耦合 微型飞行器 平板壳单元 常体积转换 反距离权重
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一个基于膜板比拟理论的四节点二十四自由度的平板壳单元 被引量:3
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作者 黄若煜 郑长良 +1 位作者 钟万勰 姚伟岸 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期137-142,共6页
应用膜板比拟关系 ,可以避开 c1 连续性的困难 ,为板单元的构造提供了一种新的途径 ,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文构造了一个四节点二十四自由度的平板壳单元 ,该单元由平面四节点理性元 RQ4(膜部分 )和由膜板比拟理论构... 应用膜板比拟关系 ,可以避开 c1 连续性的困难 ,为板单元的构造提供了一种新的途径 ,并已成功地构造出一系列相应的板单元。本文构造了一个四节点二十四自由度的平板壳单元 ,该单元由平面四节点理性元 RQ4(膜部分 )和由膜板比拟理论构造的一个四节点十二自由度的板单元 (弯曲部分 )构成。该单元构造简单 ,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。 展开更多
关键词 膜板比拟 平板壳单元 四节点 二十四自由度
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基于CFD/CSD分区耦合的气动弹性数值模拟 被引量:6
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作者 孟令兵 昂海松 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期871-877,993,共8页
提出了一种改进的常体积转换局部插值方法和判断两套网格之间宿主-受体关系的高效算法。结构计算采用带面内旋转自由度的四节点四边形平板壳单元模型,气动计算基于有限体积离散的任意拉格朗日-欧拉(ALE)格式N-S方程,并采用Delaunay图映... 提出了一种改进的常体积转换局部插值方法和判断两套网格之间宿主-受体关系的高效算法。结构计算采用带面内旋转自由度的四节点四边形平板壳单元模型,气动计算基于有限体积离散的任意拉格朗日-欧拉(ALE)格式N-S方程,并采用Delaunay图映射法来处理网格移动。根据分区耦合原理,建立一套基于计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)的气动弹性计算方法,并应用于AGARD445.6机翼颤振速度系数和颤振频率系数、切尖三角翼的翼尖颤振幅值和颤振频率的分析中。与已有文献相比,数值计算结果误差分别为7.85%和9.46%、7.28%和1.03%,相对较小,验证了该气动弹性分析方法和程序的可靠性和可行性。 展开更多
关键词 流固耦合 颤振分析 平板壳单元 常体积转换 反距离权重
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四节点二十四自由度平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式的推演算法研究 被引量:3
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作者 文颖 曾庆元 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期796-801,814,共7页
几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度... 几何刚度矩阵的推演是结构几何非线性有限元分析的重点和难点之一。推导几何刚度矩阵显式解析表达式成为简化非线性有限元列式,提高分析效率的关键。本文在协同转动法框架下,基于刚体运动法则对四节点二十四自由度的平板壳单元几何刚度矩阵显式解析式进行了推导和讨论;分析了悬臂梁大转动、不同壁厚条件下简支圆柱形屋顶空间大变位两个经典算例。研究结果表明:(1)几何刚度矩阵的显式计算公式不仅为板壳结构几何非线性列式提供了方便而且具有良好的精度;(2)推导的几何刚度矩阵适用于各类型四边形二十四自由度平板壳单元模型;(3)与数值积分相比,采用解析形式的几何刚度矩阵可以显著提高非线性响应计算效率。 展开更多
关键词 四边形平板壳元 几何刚度矩阵 刚体运动法则 几何非线性 解析表达式
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广义协调平板型矩形壳元 被引量:8
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作者 龙驭球 须寅 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1994年第2期154-160,共7页
本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元GCR24。它在四个角点处各有六个自由度,总共二十四个自由度。作为一种极限协调元,单元的收敛性得到保证,并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值... 本文根据修正势能原理通过广义协调方法提出了一种列式简单的平板型矩形壳元GCR24。它在四个角点处各有六个自由度,总共二十四个自由度。作为一种极限协调元,单元的收敛性得到保证,并且不发生薄膜闭锁现象。通过标准问题的数值检验,表明本文提出的平板型矩形薄壳元是性能可靠、计算精度高的优质单元。 展开更多
关键词 广义协调 矩形单元 结构力学 壳体
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基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS平板壳单元研发
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作者 张盛 尹进 +1 位作者 杨东生 陈飙松 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期290-294,共5页
基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。... 基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。 展开更多
关键词 开放式 有限元 SiPESC 平板壳单元
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应用四边形十六自由度平板壳单元DKQ16分析板壳结构的稳定性
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作者 郑长良 李丽华 钟万勰 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期221-227,共7页
 应用新近开发的四边形十六自由度离散Kirchhoff平板壳单元DKQ16,分析了板壳结构的线性屈曲问题,建立了相应的几何刚度矩阵· 通过对几个典型算例的计算与比较。
关键词 板壳结构 稳定性 平板壳单元
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应用平板壳单元DKQ16分析板壳结构的几何非线性
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作者 郑长良 宋和平 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期397-401,共5页
应用新近开发的四边形十六自由度离散 Kirchhoff平板壳单元 DKQ16,分析了板壳结构的几何非线性问题 ,采用 Total L agrange格式 ,在小应变、中等转动的假定下 ,建立了该单元几何刚度阵和大位移矩阵。非线性方程采用位移引导或弧长引导... 应用新近开发的四边形十六自由度离散 Kirchhoff平板壳单元 DKQ16,分析了板壳结构的几何非线性问题 ,采用 Total L agrange格式 ,在小应变、中等转动的假定下 ,建立了该单元几何刚度阵和大位移矩阵。非线性方程采用位移引导或弧长引导的牛顿 -拉夫森增量迭代法求解。讨论了网格和加载步数对收敛性的影响 ,通过对典型算例的计算以及与其它单元的比较 ,说明了 展开更多
关键词 板壳结构 几何非线性 平板壳单元 DKQl6单元 Total-Lagrange格式 牛顿-拉夫森增量迭代法
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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 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期206-212,共7页
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... 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。 展开更多
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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钢拱桥边跨三角区扁平钢箱梁剪力滞影响研究
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作者 张东 赵洪蛟 +1 位作者 管锡琨 丁毅 《山东交通科技》 2023年第4期97-99,共3页
为了研究扁平钢箱梁的剪力滞效应对大跨径钢拱桥边跨三角区刚度的影响,分别建立了梁单元模型和梁壳混合单元模型,结果表明:该扁平钢箱梁的剪力滞后导致边跨三角区刚度减小,使得钢箱梁和拱肋的挠度比按全截面有效的梁单元计算的结果大。
关键词 钢拱桥边跨三角区 扁平钢箱梁 梁壳混合单元 剪力滞效应
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