一、GSQ24壳体单元用于板壳结构的几何非线性分析（论文文献综述）
陈文鹏[1]（2021）在《基于均匀化方法的复合材料结构几何非线性分析》文中指出复合材料结构由于其重量轻、比刚度和比强度高等优异性能和设计自由度高等特点,在航空航天等高端装备中有重要应用。复合材料结构在航空航天结构应用中的主要结构形式是薄壁式结构,而薄壁结构在载荷作用下易发生大变形,且屈曲是重要的失效模式。复合材料结构的大变形、屈曲等几何非线性性能的准确表征是准确评估结构安全性和获得高质量设计的关键。复合材料结构具有高度非均质性,基于有限元的求解方法需要精密的网格,计算规模大,求解耗时。而几何非线性问题的求解需要一系列迭代,从而导致求解复合材料几何非线性问题的有限元方法复杂度高,求解困难。因此,发展高效的几何非线性分析方法具有重要意义。本文基于均匀化方法的思想,针对周期性复合材料结构,提出复合材料结构几何大变形分析问题和复合材料结构屈曲分析问题的高效分析方法。针对几何大变形分析问题,基于更新拉格朗日迭代格式,将每个迭代步求解的问题转化为具有等效性能的含初应力的弹性问题,并建立等效性质和初应力的分析方法;针对屈曲分析问题,建立考虑微结构局部非均匀分布的应力场影响的复合材料结构等效性质预测方法、考虑初始应力分布非均匀性影响的复合材料结构屈曲分析的双尺度方法。具体研究内容和成果包括:（1）基于均匀化的复合材料结构几何大变形分析方法。方法的核心思想是基于Update-Lagrange方法,及均匀化方法的思想,将每个迭代步求解的含初应力的复合材料线弹性问题转化成具有等效弹性性质和初应力的等效介质弹性响应问题,从而大幅缩小了离散网格的数量和计算工作量。导出了考虑初应力影响的等效弹性性能的计算公式,以及所求解的等效问题的控制方程。给出了等效方法的实现流程,形成了基于均匀化方法的复合材料结构几何大变形分析方法。（2）复合材料结构大变形均匀化方法的有限元格式与典型结构性能分析。基于均匀化的复合材料大变形分析方法的流程,构建了复合材料结构大变形分析的均匀化方法的有限元格式;针对穿孔复合材料板和颗粒增强复合材料板等典型的结构,利用所建立的分析方法分析了其弹性大变形性能。为验证该方法的有效性,探讨了穿孔复合材料不同规模算例响应结果,结果表明,该方法能够较为准确地给出复合材料大变形响应;并且当复合材料结构包含的微结构（单胞）数量增多时,该方法的分析精度提高。颗粒增强复合材料板的大变形分析结果也有较好的计算精度。文中给出了考虑初应力影响的空心材料和颗粒增强复合材料的等效弹性性质,探究了等效性质修正对拓扑优化结果影响。（3）基于均匀化方法的复合材料结构屈曲分析的双尺度方法。基于复合材料结构几何大变形分析的均匀化方法的思想,建立了复合材料结构屈曲分析的双尺度分析方法。本方法的核心思想是:将复合材料结构屈曲分析问题,转化为具有等效弹性性能和初应力的等效均质结构的屈曲分析问题。其等效弹性性质由基于均匀化方法的预测方法确定,并且考虑初应力对弹性刚度的影响,给出了等效屈曲问题的控制方程。分析了穿孔板和颗粒增强复合材料板结构的屈曲性能,并与传统的分析方法进行了对比,分析结果验证了双尺度方法的有效性。
叶广岛[2]（2021）在《异形仿生耐压壳屈曲行为研究》文中进行了进一步梳理海水中蕴含了丰富的生物和化学资源,为了探测和开发海洋资源,潜水器耐压壳的研究就至关重要。本文从仿生学角度提出了几种新型的耐压壳结构,建立了参数化数学模型,研究它们在线弹性和非线性下的屈曲模态和屈曲载荷与结构参数的变化关系。探究了加肋结构对壳体稳定性的影响,并推导了耐压壳在线弹性下的屈曲载荷公式和非线性下的极限载荷公式,可以为耐压壳的结构设计提供一定的参考。主要内容与结论如下:（1）从常见生物中抽象出了球形、椭球形、扁椭球形、蛋形和杏仁形结构,推导出了耐压壳的统一数学模型。从理论和数值仿真两个方面研究了耐压壳在线弹性下的屈曲行为,发现耐压壳的屈曲模态与其对称性有关,对称性越好,屈曲模型凹凸变化越规则越明显。耐压壳临界屈曲载荷的理论值与仿真值大致相同,其误差均在10%以内。其中球壳的误差最小,椭球壳和蛋形壳的误差略大。然后,探究了壳体稳定性与结构尺寸的关系。发现随着壳体厚度的增加,各类型壳体的临界屈曲载荷均会显着提升。另外,耐压壳的稳定性随宽长比的增加而变大,随宽高比和蛋形角的增加而减小,而且宽长比和宽高比的影响要大于蛋形角,说明旋转对称性相比平面对称性对结构稳定性状态的保持更为重要。接着,研究了加肋结构对耐压壳稳定性的影响,发现加肋结构可以提高壳体的稳定性,其中环向加肋的效果远高于纵向加肋。在肋板总体积不变的前提下,肋板厚度对壳体稳定性几乎没有影响,而肋板数量对壳体稳定性的影响较大。而且肋板数量存在最优解,不宜过多,也不宜过少。（2）利用非线性屈曲分析,研究了结构缺陷和弹塑性对耐压壳屈曲模态和极限载荷的影响。发现由于考虑了初始缺陷,结构的屈曲模态不再具有对称性,而是向着缺陷处不断坍塌,直至完全失稳。另外,初始缺陷会降低结构所能承受的极限载荷,初始缺陷的影响与厚度有关,厚度越大,缺陷对极限载荷的影响就越大。初始缺陷的影响也与结构的形状有关。其中,球壳受初始缺陷的影响最大,扁椭球壳和杏仁壳次之,椭球壳和蛋形壳受到的影响最小。通过弹塑性研究,发现塑性也会降低结构所能承受的极限载荷,降低幅度与其对称性有关,结构的对称性越好,塑性对其极限载荷的影响就越大。另外,随着屈服强度和应变硬化指数的增加,各耐压壳的极限载荷均会得到提升。（3）通过理论和数值解析,推导出了各耐压壳在线弹性下的临界屈曲载荷公式,以及非线性下的极限承载公式,并验证了其准确性。在非线性分析中,考虑了初始缺陷和材料塑性的影响,与实际情况较接近。
王天堉[3]（2021）在《超起拉索预紧长度对伸缩臂起重性能影响分析》文中认为随着近些年来经济社会的高质量发展,我国基础设施建设如火如荼,国内对大吨位起重机的需求在逐步增加,发生事故的频率也渐渐增多,造成了较大的损失。具有超起装置的全地面起重机的起重性能有了明显的提升,由于臂架组合方式的多样化、作业工况繁多以及对超起拉索的模拟难度较大,对全地面起重机起重性能计算展开研究十分重要。目前国内对拉索预紧长度的理论研究仍处于起步阶段,为最大化发挥起重性能必须对超起拉索长度与起重性能的关系进行深入探讨,同时开发一款专用的计算分析软件,能够更高效的满足工程需求。本文基于MATLAB进行编程,使用二节点Hermite型单元对超起拉索建模,对全地面起重机的起重性能进行分析,研究了超起拉索长度对臂架的影响。主要的工作内容如下:（1）对超起拉索和臂架系统进行整体建模。由于超起拉索计算复杂,本文重点介绍了超起拉索的建模过程,同时对臂架系统简化并实现参数化建模。计算时采用线性和非线性的方法,非线性主要使用牛顿法进行迭代计算。（2）介绍了起重性能的计算方法和计算准则。本文通过编写程序进行起重性能等的计算,特别针对全地面起重机复杂臂架组合方式和多工况的情况,使用MATLAB实现了多工况的批量处理,简化了操作过程,可实现起重性能的批量计算。（3）研究了超起拉索的预紧长度对臂架的影响。本文对比分析ANSYS与MATLAB编程的结果,验证了使用MATLAB编写程序进行计算的准确性。通过分析算例研究了超起拉索长度的变化对臂架位移、应力等的影响,经过多次计算探究了起重性能随着拉索长度的变化趋势。本文的研究成果为全地面起重机起重性能的计算分析提供了一种可行的方法,可以快速地进行批量计算,分析特定工况下最优的拉索长度。通过比较分析,发现不同工况下的起重性能可能由不同的准则决定,起重性能曲线呈现的趋势也不尽相同,对拉索长度的优化方向为使其与吊重等工况匹配。
丁家玮[4]（2021）在《含酒窝缺陷纵环矩形加筋圆柱壳后屈曲相似研究》文中提出新型干式煤气柜属于大型空间特种钢结构,其柜体为大型加筋圆柱壳,主要受到竖向压力和外部侧压的作用。作为以薄壁壳体为主体的大型压力容器,保障结构的安全性就显得十分重要。大型薄壁加紧圆柱壳易发生失稳导致结构失效,同时,该结构体系对初始几何缺陷十分敏感,因此有必要对加筋圆柱壳进行后屈曲分析。开展大型加筋圆柱壳原型结构的屈曲试验研究,十分受试验场地和经济条件的限制,一般是要通过缩尺模型实验研究结构的稳定特性。本文以纵环矩形加筋圆柱壳为研究对象,创新性地基于密加筋理论与能量法推导出加筋圆柱壳的广义相似条件和缩尺原理公式;在此基础上,基于酒窝缺陷函数,采用位移加载对加筋圆柱壳进行静力分析,通过更新有限元模型的节点坐标,将酒窝缺陷引入完善结构,设计并建立了含酒窝缺陷加筋圆柱壳的有限元模型;分别对轴压和侧压作用下的后屈曲缩尺模型进行研究,并对结构进行了轴压与侧压非线性屈曲的完全相似和不完全相似分析。主要内容包括:（1）基于密加筋理论的假定,将纵环矩形加筋圆柱壳等效为正交各向异性圆柱壳,基于结构体系总能量保持不变的,推导和建立了加筋圆柱壳广义相似条件与缩尺原理公式。针对几何缩尺比与材料参数同时变化的情况,分别给出了轴压、侧压作用下,加筋圆柱壳完全相似与不完全相似的简化缩尺公式。（2）基于酒窝缺陷函数,通过更新有限元模型中的节点位移坐标,将酒窝缺陷引入理想结构,进而建立了含酒窝缺陷的加筋圆柱壳有限元模型。通过算例分析,验证了本文有限元模型和后屈曲计算的正确性。（3）对含酒窝缺陷加筋圆柱壳分别进行轴压与侧压作用的屈曲完全相似与不完全相似分析;结果表明,轴压和侧压作用下含酒窝缺陷加筋圆柱壳的后屈曲完全相似结果,结合相应的屈曲缩尺原理公式,能够准确地预测其相应原型结构的后屈曲结果;轴压和侧压作用下含酒窝缺陷加筋圆柱壳的后屈曲不完全相似结果对材料参数接近的原型结构可以做出准确预测,可当材料泊松比的数值差异增大时,预测误差会随之增大。由此表明所推导的缩尺原理公式具有较好的准确性。基于以上研究,能量法推导的纵环矩形加筋圆柱壳轴压和侧压作用下的后屈曲广义相似条件和缩尺原理公式,可为含局部几何缺陷的大型加筋圆柱壳轴压与侧压稳定的模型设计和实验验证提供有益参考。
颜威[5]（2020）在《深海钛合金结构极限承载力评估技术研究》文中研究说明21世纪是海洋世纪,海洋中资源丰富但现今开发利用程度不高,海洋资源的开发将为可持续发展道路提供物质前提及基本条件,将为解决资源短缺提供巨大的物质支撑,所以深海探测技术对我国经济的发展和综合国力的提升起到至关重要的作用。载人潜水器是勘探海洋的重要工具,它能够将人员带到海底深处直观地对海底世界进行考察,其核心技术是耐压壳体的设计和建造。耐压壳的极限承载力决定了深潜器下潜的深度,因此研究耐压壳的极限承载力极为重要。本文基于新型钛合金材料进行全海深耐压壳体设计,以完整耐压壳、开孔耐压壳和含裂纹耐压壳为研究对象,分别计算三种耐压壳的极限承载力。本文的主要研究内容包括:（1）由室温拉伸试验得到新型钛合金材料的力学性能,以国内外已有耐压壳形式为依据,结合CCS耐压壳的板壳应力公式,设计一种适用于全海深的耐压壳体。（2）基于非线性有限元方法,以“深海6500”试验模型为研究对象,计算其极限承载力并与试验结果作对比,验证方法的可靠性。将该方法应用于设计壳体的计算,并将计算结果与理论结果进行对比。（3）基于新型钛合金材料对含单开孔耐压球壳的极限承载力进行数值分析,分别采用传统围壁加强和斜面过渡加强两种开孔加强方式,分析围壁厚度和高度变化对极限承载力的影响。参考单开孔加强结论对耐压壳进行多开孔设计,并计算其极限承载力。（4）探究裂纹对耐压壳极限承载力的影响,在多开孔耐压球壳上导入单个裂纹,分析极限承载力随裂纹长度、深度及位置改变的变化规律。建立多裂纹模型,计算多个裂纹影响下球壳的极限承载力。
唐攒辉[6]（2020）在《混凝土折板式拱网壳的非线性分析》文中进行了进一步梳理混凝土棱柱面网壳和双向折板式拱网壳均为新型空间网格结构。棱柱面网壳是将圆柱面等分后用一系列密肋平板在脊线处汇交组成,具有跨度大、通透性好、防火耐腐的优点。为了跨越更大的空间,在棱柱面网壳的基础上沿纵向起拱便可得到双向折板式拱网壳。两种新型网壳兼具密肋平板与折板壳的优点,使受力更加合理,同时方便施工,具有广阔的应用前景。本文运用有限元方法计算分析了这两种结构的静力性能、弹性稳定,在此基础上开展了几何非线性稳定、材料非线性和双重非线性分析。结果表明:（1）增大矢跨比能提高结构相应的承载力。当棱柱面网壳的矢跨比从1/10增加至1/3时,弹性临界荷载增大约1.5倍,几何非线性临界荷载增大2.4倍,材料非线性极限荷载增大约59%,双重非线性极限荷载增大1.1倍。在工程应用时,为避免浅网壳受力,建议其矢跨比不小于1/6。对于双向折板式拱网壳,当横向矢跨比从1/10增加至1/4时,弹性临界荷载增大约1.3倍,材料非线性极限荷载仅增大约13%,因此建议横向矢跨比取1/6～1/4,而纵向矢跨比宜取1/8～1/4。（2）增大屋面板厚度能在一定程度上提高结构的相应承载力,但建议板厚取80mm～100mm。（3）增大密肋梁刚度能提高结构相应的承载力。当其截面高度由300mm增加至700mm时,棱柱面网壳的弹性临界荷载增大约98%,几何非线性临界荷载增大约33%,材料非线性极限荷载增大74%左右,双重非线性极限荷载增大约85%;双向折板式拱网壳的弹性临界荷载增大48%左右,材料非线性极限荷载增大约20%。但过大的密肋梁刚度对提高结构的相应承载力有限,建议密肋梁截面高度取结构跨度的1/120～1/80。（4）增大主拱刚度能提高结构相应的承载力。当其截面高度由500mm增加至900mm时,棱柱面网壳的弹性临界荷载增大1.13倍,几何非线性临界荷载增大约2倍,材料非线性极限荷载增幅不到10%,双重非线性极限荷载提高约60%;双向折板式拱网壳的弹性临界荷载增大约1倍,材料非线性极限荷载增大约23%。过刚的截面对提高结构相应承载力不显着。因此,主拱截面高度宜取结构跨度的1/80～1/50。（5）引入初始几何缺陷会降低结构的相应承载力。对棱柱面网壳的几何非线性临界荷载和材料非线性极限荷载将降低约5%～15%,对双重非线性极限荷载的降低程度达到10%～30%左右;而对双向折板式拱网壳的影响则无明显规律,需要具体分析。（6）本文提出的近似计算公式能较合理地估计结构的相应承载力。
丛杰[7]（2020）在《多层级复合材料薄壁结构的扩展多尺度有限元分析方法研究》文中研究指明受自然界具有多层级结构特征的生物材料启发,并随着复合材料制备工艺提升和设计理念的更新,一系列兼具各种优良性能的多功能轻质复合材料及其新型结构逐步面世,在航空航天等高新技术工业中起到了重要的作用。这类新型复合材料结构在宏观尺度上通常表现为薄壁板壳结构,在微观尺度具有非均质组分材料分布与多层级微观结构特征,深刻认识不同尺度材料分布、微观结构特征对宏观性能的影响规律有助于指导新型复合材料薄壁结构的设计与应用。然而,这种结构最大与最小设计特征尺寸相差甚大,若采用基于精细模型的常规有限元方法进行分析需要耗费巨大计算资源与计算时间,甚至难以直接进行分析。尤其涉及到几何非线性分析、损伤演化以及结构优化设计等问题时,大量的迭代计算使得常规有限元方法计算量急剧增加,甚至变得不可行。针对上述问题,本文发展了一种能够准确、高效求解这类具有多层级微结构特征的复合材料超大规模数值计算问题的多尺度有限元方法。首先,提出了一种适于含微结构复合材料层合薄板线弹性分析的多尺度有限元方法。基于薄板理论与扩展多尺度有限元方法（Extended Multiscale Finite Element Method,EMsFEM）理论框架,推导了具有方向性及呈层性特点的复合材料层合板宏、微观有限元计算格式。基于Kirchhoff薄板理论中挠度与转角耦合位移模式,采用宏观节点位移分项取单位值,微观结点位移相应插值的方法,建立了解耦的非线性位移边界条件。通过引入拉、弯、剪、扭变形之间多尺度基函数耦合附加项,构造出反映复合材料层合板耦合效应的多尺度基函数。数值算例表明:本文所提出的多尺度有限元方法具有较好的适用性与计算精度,且相比于常规有限元分析方法,计算效率提高数十倍,适于具有非周期微观结构特征且变形耦合效应显着的复合材料层合薄板多尺度分析。其次,发展了复合材料薄壁结构几何非线性分析的增量/迭代型多尺度有限元方法。基于Von-Karman大挠度理论与完全拉格朗日格式,对复合材料薄壁结构几何非线性分析中的增量型应变-位移关系进行描述,推导出增量型微观有限元计算格式。提出一种考虑自由度全耦合效应的超样本技术,构造出反映复合材料薄壁结构变形特征的振荡的解耦位移边界条件。基于增量型微观有限元计算格式与振荡的解耦位移边界条件,数值构造了考虑复合材料各向异性、铺层特征和变形耦合效应影响的多尺度基函数;推导出宏观单元等效切线、割线刚度阵及载荷向量,建立了增量型宏观有限元计算格式。基于Newton-Raphson迭代方法,建立增量/迭代型多尺度有限元计算模型,开展宏观与降尺度增量/迭代计算。其中,宏观计算结果可用于构造降尺度计算边界条件,而降尺度计算结果用于宏观等效刚度矩阵及不平衡载荷向量更新。构造出增量型解耦位移边界条件,降尺度计算微观扰动位移,对宏观等效刚度矩阵与不平衡载荷向量进行修正。反复迭代直至多尺度迭代计算趋于收敛,获得宏、微观结构响应。通过两组代表性算例,验证了所发展的多尺度分析方法具有很好的计算精度与收敛性。对比了不同超样本技术对计算精度影响,结果表明:采用考虑自由度全耦合效应的超样本技术,能够获得更精确的计算结果。同时,与常规有限元方法相比,多尺度方法所需计算存储空间与计算时间显着降低。进一步,使用微观三角形与宏观矩形混合平面薄壳元,提出一种适于任意加筋构型的复合材料网格结构几何非线性问题的多尺度有限元方法。该方法在保证微观尺度物理保真度的同时,显着提高了复合材料网格结构几何非线性计算效率。针对复合材料网格结构提出两种多尺度建模策略,构造出相应的扩展型位移边界条件。在此基础上,引入虚拟自由度和附加耦合项来考虑网格结构局部增强效应及复合材料耦合效应,数值构造其相应多尺度基函数。针对不同布筋密度、高度以及加筋构型的复合材料网格结构几何非线性问题进行多尺度计算,对比了不同建模策略适用范围,并分析误差产生的原因。算例结果表明:本文发展的多尺度有限元方法具有更高的精度和适用性,与常规有限元方法相比,具有更高的计算效率。该方法在复合材料网格结构多尺度损伤分析与极限承载能力预测问题中有很大应用潜力。此外,为分析组分材料微、细观特征对复合材料宏观力学行为的影响,在已发展出的复合材料层合薄板多尺度分析方法基础上,提出一种基于板壳元-超参数壳元-三维实体元混合的多尺度有限元模型。其中,壳单元用于建立复合材料宏观模型,超参数壳元用于建立细观模型,实体元用于建立微观模型。利用超参数壳元主从自由度位移转换关系,构造了连接宏观板壳元与微观三维实体元刚度阵的多尺度基函数,实现不同尺度间单元信息的有效传递。基于混合多尺度有限元模型,分析了三组具有不同微结构特征的复合材料薄板算例,包括考虑非均质材料特征纤维增强复合材料单层薄板、层合薄板以及具有缠绕特征的复合材料薄板,结果表明所提出的多尺度有限元模型具有较高计算精度,且耗费计算时间与资源显着降低。最后,基于复合材料几何非线性问题多尺度有限元方法以及混合多尺度有限元模型,提出一种通过宏观尺度增量/迭代快速计算获得初始结构响应,多尺度迭代计算对结构响应进行修正的多尺度混合迭代分析方法。该混合迭代分析方法能够在保证精度同时,加速多尺度迭代分析历程,并进一步降低多尺度迭代计算过程中存储空间以及计算资源需求,尤其适于多层级复合材料薄壁结构大载荷、强非线性问题多尺度计算。针对具有层级加筋结构特征以及混杂纤维材料特征的复合材料结构进行多尺度混合迭代分析,讨论不同层级筋高度比以及混杂纤维构型等结构特征对计算精度影响,验证了本文方法具有良好的适用性。
盛韵心[8]（2019）在《含旋转自由度几何精确壳的弱形式求积元分析》文中研究表明数值积分是一种重要的数值计算工具。基于切比雪夫等权系数积分公式,引入区间端部积分点,提出了一种修正的切比雪夫数值积分公式,突破了因实数节点切比雪夫等权系数积分公式阶数不超过九而在实际应用中受到的限制,也因增加了端点使其能够运用于弱形式求积元分析。通过在积分计算和梁杆的线性与非线性问题弱形式求积元分析中的应用,并与求解问题的精确解及采用Lobatto积分的结果进行对比,证明了所提出的修正的切比雪夫积分公式的准确性和有效性。经典壳体理论忽略了绕壳面法线方向旋转的自由度,即旋转自由度,该自由度的缺失带来了很多问题,例如无法处理非光滑壳、壳单元与梁单元连接时产生的问题。Ibrahimbegovi?扩展了Reissner早期工作,通过增加对Biot应力张量面内非对称部分的约束,对旋转自由度进行了定义,建立了含旋转自由度的几何精确壳理论。Fox和Simo通过修正的变形梯度张量对壳的切平面增加约束,定义了旋转自由度的度量,Rebel在此基础上对其进行了标准化,解决了网格依赖性问题。本文基于Ibrahimbegovi?和Rebel的含旋转自由度的壳体理论,分析了其引入旋转自由度的方式,并对比了其区别。弱形式求积元法是一种基于变分原理,通过数值积分与微分求积法进行数值近似的高阶数值计算方法。几何精确模型通过非线性连续介质力学的推导与三维有限转动理论的应用,能够给出结构在产生大位移与大转动时客观的应变-位形关系。基于Rebel含旋转自由度的壳体理论,本文建立了其相应的弱形式求积元列式。对开口薄壁结构进行了非线性分析,验证了含旋转自由度的壳体理论在解决壳体单元相接问题时的优势。Rebel为引入旋转自由度增加的约束会给低阶有限单元带来剪切闭锁问题;而由于弱形式求积元法的高阶特性,该问题得以很好的解决,再次证明了弱形式求积元法在几何非线性分析中的优势和广泛适用性。
吕志超[9]（2019）在《隔离非线性分层壳单元的计算方法研究》文中认为剪力墙、楼板等平面构件作为建筑结构的重要组成部分,被广泛应用于土木工程领域。在地震等自然灾害作用下,结构往往进入非线性,因此准确而快速的描述这些构件的非线性行为具有重要意义。分层壳单元由于其模型简单,物理意义清晰,被广泛应用于建筑结构的有限元数值模拟中。本文基于隔离非线性有限元法和分层壳单元基本理论,提出了一种高效的分层壳模型分析方法,并将其应用于板、墙构件的数值模拟中。本文主要研究工作内容如下:通过将分层壳单元的截面变形（应变和曲率）分解为线弹性变形和非线性变形,并以单元中面的高斯积分点作为非线性变形插值结点,建立了单元非线性变形场,进一步根据虚功原理和高斯积分点处的内力平衡条件,推导了分层壳单元的隔离非线性控制方程。由单元的控制方程集成得到结构的整体控制方程,整体控制方程左边第一项是一个2×2的分块矩阵,其中右下角的块矩阵代表了结构的材料非线性信息,即将表示结构的非线性刚度矩阵从整体刚度矩阵中“隔离”开来。在每个迭代步中任意单元的高斯积分点进入非线性,右下角的块矩阵中与其对应位置的元素不为零,没进入非线性的与其对应位置的元素为零,对于元素为零的行和列进行消元,可以形成一个规模较小的非线性刚度矩阵,从而在求解结构非线性响应过程中只需要分解规模较小的非线性刚度矩阵,可以避免结构的整体切线刚度矩阵的分解,进而提高了结构非线性分析的计算效率。在结构局部材料非线性阶段,结构中的大部分单元一般处于线弹性状态,仅有小部分单元进入非线性状态,右下角的块矩阵维数较低,可利用Woodbury公式高效的求解结构的整体控制方程。但结构大范围发生材料非线性时,右下角的块矩阵维数较大,甚至超过整体刚度矩阵的维数,此时可采用Woodbury公式和组合近似法联合求解控制方程。依据时间复杂度函数理论的统计分析表明:本文建立的分层壳单元模型分析方法相较于传统变刚度有限元方法在非线性分析效率方面具有显着优势。最后,以梁、板、墙构件为例,对比分析了本文方法的计算结果和传统有限元方法的分析结果,本文方法与传统方法的计算精度相当,但本文方法可以大幅度的提高结构非线性分析的计算效率。
李晓玉[10]（2019）在《用于板壳结构动静态位移场重构的逆有限元法研究》文中研究指明随着科学的发展、技术的进步和人们生活水平的提高,人们对环境安全的要求也越来越高,为了提高环境的安全性,有必要对大型结构以及机械进行结构健康监测。结构健康监测利用传感器网络系统实时提供有关结构整体或局部结构状态的信息。逆有限元法是一种新颖的结构全场位移重构的方法,使用通过应变传感器网络系统测量的应变数据。逆有限元法只基于应变-位移关系,不需要力平衡方程。因此,静态和动态位移场的重构并不需要知道材料的属性、加载载荷和阻尼特性。本文提出了一种新的八节点六面体固体壳单元,根据有限元法的基本理论,应用等参变换,推导了单元的有限元列式,简单介绍了单元中的剪切自锁、厚度自锁、梯形自锁和膜自锁,引入了假定的自然应变和加强型假定应变,有效地解决了单元中的自锁现象,通过实例验证了八节点六面体固体壳单元在模拟不同形态结构时的稳定性和准确性。阐述了基于最小二乘法的逆有限元法理论,通过最小二乘变分法使计算应变与测量应变之间的误差最小,对逆有限元法的方程列式进行了推导,给出了八节点六面体固体壳的逆有限元列式,通过对悬臂板和薄壁圆筒等结构的静态位移场的重构,验证了逆有限元模型计算结果准确并且计算效率高。以悬臂梁的受迫振动为例,运用逆有限元法对悬臂梁在不同载荷频率下的动态响应进行了重构,证明了能够通过结构表面应变数据实现结构动态位移场的实时重构。
二、GSQ24壳体单元用于板壳结构的几何非线性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GSQ24壳体单元用于板壳结构的几何非线性分析（论文提纲范文）
（1）基于均匀化方法的复合材料结构几何非线性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 复合材料几何非线性问题研究现状 |
| 1.3 复合材料屈曲问题研究现状 |
| 1.4 均质等效方法研究现状 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 2 复合材料结构几何大变形分析的均匀化方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复合材料结构几何非线性问题求解方法 |
| 2.3 基于均匀化方法的几何非线性多尺度求解方法 |
| 2.3.1 细观均匀化问题 |
| 2.3.2 宏观均匀化问题 |
| 2.3.3 等效性质求解新形式 |
| 2.4 基于均匀化的复合材料几何非线性多尺度分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 复合材料结构几何大变形均匀化方法的有限元格式及典型结构性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合材料结构几何大变形均匀化方法有限元格式 |
| 3.2.1 基本定义 |
| 3.2.2 有限元列式 |
| 3.3 周期性穿孔板弹性大变形响应分析 |
| 3.3.1 穿孔单胞应力修正等效性能预测 |
| 3.3.2 周期性穿孔板弹性大变形分析 |
| 3.4 颗粒增强复合材料板弹性大变形响应分析 |
| 3.4.1 颗粒增强单胞应力修正等效性能预测 |
| 3.4.2 颗粒增强复合材料板弹性大变形响应分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于均匀化方法的复合材料结构屈曲分析的双尺度分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于均匀化方法的复合材料结构屈曲分析快速求解方法 |
| 4.2.1 理论推导及分析过程 |
| 4.2.2 屈曲问题的有限元求解列式 |
| 4.3 求解步骤 |
| 4.4 等效屈曲特征值分析算例 |
| 4.4.1 平面穿孔单相材料板 |
| 4.4.2 颗粒增强复合材料板 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）异形仿生耐压壳屈曲行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 潜水器耐压壳研究现状 |
| 1.2.1 潜水器研究现状 |
| 1.2.2 仿生耐压壳研究现状 |
| 1.3 耐压壳屈曲研究现状 |
| 1.3.1 壳体屈曲研究方法 |
| 1.3.2 壳体屈曲研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2.耐压壳模型及屈曲理论 |
| 2.1 耐压壳数学模型 |
| 2.1.1 建立数学模型 |
| 2.1.2 模型几何特征 |
| 2.2 耐压壳屈曲问题的理论解析 |
| 2.2.1 结构屈曲介绍 |
| 2.2.2 回转壳体理论屈曲公式 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 异形耐压壳特征值屈曲分析 |
| 3.1 特征值屈曲分析的理论基础 |
| 3.2 特征值屈曲分析的数值模拟 |
| 3.2.1 耐压壳体建模 |
| 3.2.2 载荷与边界条件 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 壳体厚度对屈曲结果的影响 |
| 3.3.2 外形几何参数对屈曲结果的影响 |
| 3.4 耐压壳的肋骨加强设计 |
| 3.4.1 加肋方式对壳体屈曲的影响 |
| 3.4.2 加肋尺寸对壳体屈曲的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 异形耐压壳非线性屈曲分析 |
| 4.1 非线性屈曲分析的理论基础 |
| 4.2 非线性屈曲分析的数值模拟 |
| 4.2.1 前处理 |
| 4.2.2 后处理 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 初始缺陷对屈曲结果的影响 |
| 4.3.2 弹塑性对屈曲结果的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 耐压壳失稳载荷的半解析公式 |
| 5.1 线弹性临界屈曲载荷公式 |
| 5.1.1 理论基础 |
| 5.1.2 材料参数对屈曲载荷的影响 |
| 5.1.3 几何参数对屈曲载荷的影响 |
| 5.1.4 公式验证 |
| 5.2 非线性极限载荷公式 |
| 5.2.1 初始缺陷的影响 |
| 5.2.2 弹塑性的影响 |
| 5.2.3 公式验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 耐压壳尺寸值 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）超起拉索预紧长度对伸缩臂起重性能影响分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 全地面起重机臂架系统简介 |
| 1.1.1 全地面起重机主臂与副臂 |
| 1.1.2 全地面起重机超起装置 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超起拉索研究现状 |
| 1.2.2 起重性能计算研究现状 |
| 1.3 研究背景与意义 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 超起拉索的模拟 |
| 2.1 Hermite型单元及形函数 |
| 2.2 超起拉索有限元模型的建立 |
| 2.3 有限元模型初值选取 |
| 2.4 超起拉索仿真算例 |
| 2.5 超起拉索模拟验证 |
| 2.5.1 悬链线方程验证 |
| 2.5.2 CABLE280 单元模拟验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 臂架系统有限元模型的建立 |
| 3.1 臂架系统载荷及非线性分析 |
| 3.1.1 臂架系统载荷分析 |
| 3.1.2 臂架系统非线性分析 |
| 3.2 臂架系统有限元模型的建立 |
| 3.2.1 臂架系统单元选择和求解方法 |
| 3.2.2 全地面起重机工况分析及建模过程 |
| 3.2.3 单元节点及边界条件设置 |
| 3.2.4 伸缩臂材料和截面计算 |
| 3.3 几何非线性有限元求解 |
| 3.4 臂架计算结果验证 |
| 3.4.1 ANSYS建立有限元模型 |
| 3.4.2 臂架截面参数验证 |
| 3.4.3 臂架计算验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 起重性能计算方法及实施 |
| 4.1 考虑拉索预紧力的有限元计算 |
| 4.2 起重性能核准原则 |
| 4.2.1 强度准则 |
| 4.2.2 整体稳定性准则 |
| 4.2.3 局部稳定性准则 |
| 4.3 单一工况起重性能计算 |
| 4.4 多工况计算 |
| 4.5 计算程序编写 |
| 4.5.1 程序的总体架构 |
| 4.5.2 程序的功能介绍 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 拉索长度对臂架影响研究 |
| 5.1 拉索长度对其预紧力影响 |
| 5.2 拉索长度对臂架性能影响分析 |
| 5.2.1 变形应力总体分析 |
| 5.2.2 不同拉索长度对臂架的影响 |
| 5.2.3 不同拉索长度对起重性能的影响 |
| 5.3 拉索长度的优化探索 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）含酒窝缺陷纵环矩形加筋圆柱壳后屈曲相似研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 相似理论研究进展 |
| 1.2.2 加筋圆柱壳体屈曲分析研究进展 |
| 1.2.3 加筋圆柱壳体屈曲相似分析研究进展 |
| 1.2.4 加筋圆柱壳体缺陷敏感性分析研究进展 |
| 1.2.5 现有研究评述 |
| 1.3 本课题拟解决的关键问题及创新点 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 加筋圆柱壳屈曲缩尺原理公式及稳定性分析方法 |
| 2.1 能量法及其原理 |
| 2.1.1 能量法与有限单元法 |
| 2.1.2 应变能与最小位能原理 |
| 2.2 密加筋理论 |
| 2.3 基于能量法与密加筋理论的加筋圆柱壳屈曲缩尺原理公式推导 |
| 2.4 加筋圆柱壳稳定性分析方法 |
| 2.4.1 特征值屈曲分析 |
| 2.4.2 牛顿-拉普森法 |
| 2.4.3 弧长法 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 轴压纵环矩形外加筋圆柱壳后屈曲相似模拟 |
| 3.1 含酒窝缺陷圆柱壳轴压后屈曲有限元算例验证 |
| 3.2 轴压纵环矩形外加筋圆柱壳完全相似模拟 |
| 3.2.1 纵环加筋圆柱壳轴压屈曲完全相似缩尺原理公式 |
| 3.2.2 纵环矩形加筋圆柱壳轴压后屈曲完全相似分析 |
| 3.3 轴压纵环矩形外加筋圆柱壳不完全相似模拟 |
| 3.3.1 纵环加筋圆柱壳轴压屈曲不完全相似缩尺原理公式 |
| 3.3.2 纵环矩形加筋圆柱壳轴压后屈曲不完全相似分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 侧压纵环矩形外加筋圆柱壳后屈曲相似模拟 |
| 4.1 含酒窝缺陷圆柱壳侧压后屈曲有限元算例验证 |
| 4.2 侧压纵环矩形外加筋圆柱壳完全相似模拟 |
| 4.2.1 纵环加筋圆柱壳侧压屈曲完全相似缩尺原理公式 |
| 4.2.2 纵环矩形加筋圆柱壳侧压后屈曲完全相似分析 |
| 4.3 侧压纵环矩形外加筋圆柱壳不完全相似模拟 |
| 4.3.1 纵环加筋圆柱壳侧压屈曲不完全相似缩尺原理公式 |
| 4.3.2 纵环矩形加筋圆柱壳侧压后屈曲不完全相似分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、申请学位期间参与的研究成果及发表学术论文 |
| 致谢 |
（5）深海钛合金结构极限承载力评估技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 深潜器研究概况 |
| 1.2.2 耐压壳结构研究概况 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 结构极限承载力分析基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耐压壳极限承载力计算方法 |
| 2.2.1 理论计算及经验公式 |
| 2.2.2 有限元法 |
| 2.2.3 非线性有限元求解方法 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 新型钛合金材料性能试验与耐压壳设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新型钛合金材料试验 |
| 3.2.1 新型钛合金材料化学成分 |
| 3.2.2 新型钛合金材料室温拉伸试验 |
| 3.3 基于新型钛合金材料耐压壳结构设计 |
| 3.3.1 耐压壳结构设计要求 |
| 3.3.2 耐压壳结构形式的选择 |
| 3.3.3 耐压壳尺寸确定 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 新型钛合金材料耐压壳极限承载力计算方法及验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 耐压壳极限承载力非线性有限元方法验证 |
| 4.2.1 模型试验 |
| 4.2.2 数值算例及验证 |
| 4.3 新型钛合金球壳极限承载力计算 |
| 4.3.1 极限承载力计算及结果分析 |
| 4.3.2 规范校核 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 开孔耐压球壳极限承载力计算及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单开孔设计 |
| 5.2.1 开孔布置 |
| 5.2.2 开孔结构加强设计 |
| 5.3 单开孔极限承载力计算 |
| 5.3.1 传统围壁加强结构极限承载力 |
| 5.3.2 斜面过渡加强结构极限承载力 |
| 5.4 多开孔设计 |
| 5.5 多开孔极限承载力计算 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 含裂纹耐压球壳极限承载力分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 裂纹分类 |
| 6.3 裂纹损伤下极限承载力计算方法 |
| 6.3.1 裂纹的描述方法 |
| 6.3.2 含裂纹结构极限承载力计算方法 |
| 6.4 含裂纹耐压球壳极限承载力计算与分析 |
| 6.4.1 确定裂纹位置 |
| 6.4.2 引入裂纹 |
| 6.4.3 单个裂纹影响 |
| 6.4.4 多个裂纹影响 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文主要完成工作 |
| 7.2 论文得到的主要结论 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果 |
| 致谢 |
（6）混凝土折板式拱网壳的非线性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 混凝土壳体结构的研究及应用现状 |
| 1.1.1 混凝土薄壳结构 |
| 1.1.2 混凝土网壳结构 |
| 1.1.3 组合壳体结构 |
| 1.2 混凝土折板式网壳结构的研究概况 |
| 1.2.1 结构形式及分类 |
| 1.2.2 研究进展 |
| 1.3 本文的研究对象 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 稳定及弹塑性分析基本理论 |
| 2.1 弹性稳定计算原理 |
| 2.2 几何非线性稳定计算原理 |
| 2.3 弹塑性计算原理 |
| 2.4 非线性分析算例考证 |
| 2.4.1 几何非线性 |
| 2.4.2 弹塑性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 结构的静力分析 |
| 3.1 混凝土棱柱面网壳的静力分析 |
| 3.1.1 有限元模型 |
| 3.1.2 计算结果及分析 |
| 3.2 混凝土双向折板式拱网壳的静力分析 |
| 3.2.1 有限元模型 |
| 3.2.2 计算结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 结构的弹性稳定分析 |
| 4.1 混凝土棱柱面网壳的弹性稳定 |
| 4.1.1 失稳模态 |
| 4.1.2 失稳荷载 |
| 4.2 混凝土棱柱面网壳弹性稳定的参数化分析 |
| 4.2.1 参数化分析方案 |
| 4.2.2 计算结果及分析 |
| 4.3 混凝土双向折板式拱网壳的弹性稳定 |
| 4.3.1 失稳模态 |
| 4.3.2 失稳荷载 |
| 4.4 混凝土双向折板式拱网壳弹性稳定的参数化分析 |
| 4.4.1 参数化分析方案 |
| 4.4.2 计算结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结构的几何非线性稳定分析 |
| 5.1 混凝土棱柱面网壳的几何非线性稳定 |
| 5.1.1 完善结构的几何非线性稳定 |
| 5.1.2 缺陷结构的几何非线性稳定 |
| 5.2 混凝土棱柱面网壳几何非线性稳定的参数化分析 |
| 5.2.1 参数化分析方案 |
| 5.2.2 计算结果及分析 |
| 5.3 混凝土棱柱面网壳几何非线性临界荷载的近似计算 |
| 5.3.1 结构等效刚度计算 |
| 5.3.2 临界荷载计算公式拟合 |
| 5.4 混凝土双向折板式拱网壳的几何非线性稳定 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结构的弹塑性分析 |
| 6.1 混凝土棱柱面网壳的材料非线性 |
| 6.1.1 配筋设计 |
| 6.1.2 材料本构及有限元模型 |
| 6.1.3 计算结果及分析 |
| 6.2 混凝土棱柱面网壳材料非线性的参数化分析 |
| 6.2.1 矢跨比的影响 |
| 6.2.2 屋面板厚度的影响 |
| 6.2.3 密肋梁刚度的影响 |
| 6.2.4 主拱刚度的影响 |
| 6.2.5 初始几何缺陷的影响 |
| 6.3 混凝土棱柱面网壳的双重非线性 |
| 6.3.1 荷载—位移曲线 |
| 6.3.2 使用荷载下的内力及变形 |
| 6.3.3 承载能力极限状态的内力及变形 |
| 6.4 混凝土棱柱面网壳双重非线性的参数化分析 |
| 6.4.1 矢跨比的影响 |
| 6.4.2 屋面板厚度的影响 |
| 6.4.3 密肋梁刚度的影响 |
| 6.4.4 主拱刚度的影响 |
| 6.4.5 初始几何缺陷的影响 |
| 6.5 混凝土棱柱面网壳非线性极限荷载的近似计算 |
| 6.5.1 构件等效刚度计算 |
| 6.5.2 结构非线性极限荷载计算公式拟合 |
| 6.6 混凝土双向折板式拱网壳的材料非线性 |
| 6.6.1 配筋设计 |
| 6.6.2 材料本构及有限元模型 |
| 6.6.3 计算结果及分析 |
| 6.7 混凝土双向折板式拱网壳材料非线性的参数化分析 |
| 6.7.1 横向矢跨比的影响 |
| 6.7.2 纵向矢跨比的影响 |
| 6.7.3 屋面板厚度的影响 |
| 6.7.4 密肋梁刚度的影响 |
| 6.7.5 主拱刚度的影响 |
| 6.7.6 初始几何缺陷的影响 |
| 6.8 混凝土双向折板式拱网壳非线性极限荷载的近似计算 |
| 6.8.1 构件等效刚度计算 |
| 6.8.2 结构非线性极限荷载计算公式拟合 |
| 6.9 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文研究工作总结 |
| 7.2 关于开展进一步研究工作的建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录一 :攻读硕士学位期间参与的科研项目和发表的论文 |
（7）多层级复合材料薄壁结构的扩展多尺度有限元分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 考虑变形耦合效应的复合材料结构分析方法研究进展 |
| 1.3 多尺度分析模型研究进展 |
| 1.4 复合材料薄壁结构几何非线性问题研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 基于Kirchhoff理论的层合薄板扩展多尺度有限元方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多尺度有限元计算格式 |
| 2.2.1 微观计算 |
| 2.2.2 宏观计算 |
| 2.2.3 降尺度计算 |
| 2.3 扩展多尺度有限元方法 |
| 2.3.1 计算过程 |
| 2.3.2 多尺度基函数构造 |
| 2.3.3 解耦的非线性位移边界条件 |
| 2.3.4 超样本技术 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.4.1 均布载荷下四边简支约束复合材料层合薄板算例 |
| 2.4.2 拉弯组合载荷下悬臂复合材料类梁层合薄板算例验证 |
| 2.4.3 含非周期微孔复合材料层合薄板算例 |
| 2.5 算法复杂度 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 复合材料薄壁结构几何非线性分析的多尺度有限元方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本方程 |
| 3.2.1 几何方程及其增量形式 |
| 3.2.2 本构与平衡方程 |
| 3.3 增量/迭代型多尺度计算方法 |
| 3.3.1 增量型宏-微观计算有限元格式 |
| 3.3.2 算法步骤及流程图 |
| 3.3.3 考虑全耦合效应的超样本技术 |
| 3.3.4 微观位移修正技术 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.4.1 具有不同边界约束的复合材料薄板几何非线性分析算例 |
| 3.4.2 含微观开孔复合材料薄壁结构大挠度问题分析算例 |
| 3.5 算法复杂度 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 复合材料网格结构多尺度有限元分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建模策略与计算格式 |
| 4.3 多尺度基函数与边界条件构造方法 |
| 4.3.1 含虚拟自由度多尺度基函数 |
| 4.3.2 扩展型位移边界条件 |
| 4.4 参数分析算例 |
| 4.4.1 布筋密度影响 |
| 4.4.2 筋条高度影响 |
| 4.4.3 布筋构型影响 |
| 4.5 小结 |
| 5 多层级复合材料薄壁结构的混合多尺度有限元分析模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 宏-细-微观有限元计算格式 |
| 5.3 各级多尺度基函数构造方法 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.4.1 纤维增强复合材料单向薄板 |
| 5.4.2 复合材料层合薄板 |
| 5.4.3 纤维缠绕复合材料薄板 |
| 5.5 小结 |
| 6 多层级复合材料薄壁结构几何非线性问题的多尺度混合迭代分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 多尺度混合迭代分析方法 |
| 6.2.1 基本原理 |
| 6.2.2 分析步骤 |
| 6.3 方法验证 |
| 6.4 数值算例 |
| 6.4.1 复合材料层级加筋网格结构 |
| 6.4.2 混杂纤维复合材料薄板结构 |
| 6.5 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）含旋转自由度几何精确壳的弱形式求积元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 壳体理论 |
| 1.3 三维有限转动理论 |
| 1.3.1 转动张量 |
| 1.3.2 转动向量 |
| 1.3.3 转动四元数 |
| 1.4 弱形式求积元法 |
| 1.4.1 微分求积法 |
| 1.4.2 Lobatto积分 |
| 1.5 几何非线性问题求解方法 |
| 1.5.1 Newton-Raphson方法 |
| 1.5.2 荷载增量法 |
| 1.5.3 弧长法 |
| 1.6 本文的研究工作 |
| 第2章 一种修正的切比雪夫积分公式 |
| 2.1 本章引论 |
| 2.2 修正的切比雪夫积分公式 |
| 2.3 算例 |
| 2.3.1 简单积分计算 |
| 2.3.2 受到温度荷载作用的固支杆 |
| 2.3.3 受到均布竖向荷载作用的简支梁 |
| 2.3.4 门式钢架静力分析 |
| 2.3.5 受到集中力偶作用的悬臂梁 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 含旋转自由度的壳理论 |
| 3.1 壳理论发展背景 |
| 3.2 几何精确壳模型 |
| 3.3 两种含旋转自由度的壳理论 |
| 3.3.1 Rebel壳理论 |
| 3.3.2 Ibrahimbegovi?壳理论 |
| 3.3.3 壳理论对比 |
| 3.4 Rebel壳理论的弱形式求积元列式 |
| 3.4.1 单元虚功的求积元构造 |
| 3.4.2 单元切向刚度矩阵 |
| 3.4.3 求解过程 |
| 3.4.4 数值计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 开口薄壁构件的非线性分析 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 开口薄壁构件算例分析 |
| 4.2.1 计算积分点数对C形截面梁后屈曲行为的影响 |
| 4.2.2 构件长度对C形截面梁后屈曲行为的影响 |
| 4.2.3 加载位置对C形截面梁与工字梁后屈曲行为的影响 |
| 4.2.4 加卷边对C形截面梁后屈曲行为的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）隔离非线性分层壳单元的计算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 隔离非线性有限元法 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 基本理论 |
| 1.3 分层壳单元发展现状 |
| 1.3.1 概述 |
| 1.3.2 膜元发展现状 |
| 1.3.3 板元发展现状 |
| 1.3.4 壳单元发展现状 |
| 1.3.5 分层壳单元的应用 |
| 1.3.6 存在的主要问题 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 分层壳单元基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分层壳面内膜元基本理论 |
| 2.2.1 膜单元 |
| 2.2.2 梁算例分析 |
| 2.3 分层壳面外板弯曲元基本理论 |
| 2.3.1 中厚板基本理论 |
| 2.3.2 剪切闭锁问题 |
| 2.3.3 算例分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 隔离非线性的分层壳单元 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于隔离非线性理论的分层壳单元 |
| 3.3 控制方程 |
| 3.4 控制方程求解 |
| 3.4.1 Woodbury公式 |
| 3.4.2 Woodbury公式与CA法联合求解控制方程 |
| 3.4.3 基于时间复杂度的效率分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 算例分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 悬臂梁数值算例 |
| 4.2.1 梁模型 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.2.3 计算效率分析 |
| 4.3 空心板模型数值算例 |
| 4.4 钢板剪力墙 |
| 4.4.1 有限元模型 |
| 4.4.2 计算结果 |
| 4.4.3 效率分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）用于板壳结构动静态位移场重构的逆有限元法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 结构健康监测综述 |
| 1.2.2 应变传感器 |
| 1.2.3 逆有限元法研究 |
| 1.2.4 固体壳单元与自锁现象研究 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 八节点六面体固体壳单元 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 六面体固体壳单元有限元列式 |
| 2.2.1 插值函数和形函数 |
| 2.2.2 位移关系 |
| 2.2.3 八节点六面体单元的有限元推导 |
| 2.3 固体壳单元的自锁现象及解决方法 |
| 2.3.1 自锁现象介绍 |
| 2.3.2 ANS模式 |
| 2.3.3 EAS模式 |
| 2.3.4 结果展示及效果对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于逆有限元的六面体固体壳单元 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 逆有限元法基础 |
| 3.2.1 逆有限元法推导 |
| 3.2.2 八节点六面体单元的逆有限元推导 |
| 3.3 应变数据测量 |
| 3.4 静态结构位移重构应用 |
| 3.4.1 悬臂板模型 |
| 3.4.2 平面环模型 |
| 3.4.3 球壳模型 |
| 3.4.4 拱桥模型 |
| 3.4.5 薄壁圆筒模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 结构动态位移重构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构振动系统求解 |
| 4.2.1 振动的固有频率求解 |
| 4.2.2 NewMark法简介 |
| 4.2.3 应用于六面体固体壳单元的NewMark法 |
| 4.3 悬臂梁振动算例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 工作总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 进一步研究方向的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
四、GSQ24壳体单元用于板壳结构的几何非线性分析（论文参考文献）
- [1]基于均匀化方法的复合材料结构几何非线性分析[D]. 陈文鹏. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]异形仿生耐压壳屈曲行为研究[D]. 叶广岛. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]超起拉索预紧长度对伸缩臂起重性能影响分析[D]. 王天堉. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]含酒窝缺陷纵环矩形加筋圆柱壳后屈曲相似研究[D]. 丁家玮. 桂林理工大学, 2021(01)
- [5]深海钛合金结构极限承载力评估技术研究[D]. 颜威. 江苏科技大学, 2020(03)
- [6]混凝土折板式拱网壳的非线性分析[D]. 唐攒辉. 贵州大学, 2020(04)
- [7]多层级复合材料薄壁结构的扩展多尺度有限元分析方法研究[D]. 丛杰. 大连理工大学, 2020(01)
- [8]含旋转自由度几何精确壳的弱形式求积元分析[D]. 盛韵心. 清华大学, 2019(02)
- [9]隔离非线性分层壳单元的计算方法研究[D]. 吕志超. 大连理工大学, 2019(02)
- [10]用于板壳结构动静态位移场重构的逆有限元法研究[D]. 李晓玉. 南京航空航天大学, 2019
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