[博士]粗糙網(wǎng)格劃分下的箱梁三維雜交元分析方法

內(nèi)容簡介

　　[博士]粗糙網(wǎng)格劃分下的箱梁三維雜交元分析方法　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　箱梁屬于典型的空間薄壁結(jié)構(gòu)，在外荷載作用下將發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、翹曲、剪力滯和畸變等復(fù)雜變形，其受力分析的復(fù)雜性在整個橋梁結(jié)構(gòu)分析中顯得尤為突出?，F(xiàn)有的箱梁分析方法主要可以分為三類：解析法、半解析法和數(shù)值法。解析法和半解析法雖具有建模簡單、計算量小的優(yōu)點，但同時存在計算精度差、不能適用于復(fù)雜截面箱梁計算的問題；數(shù)值法中的板殼有限元法和實體有限元法雖具有計算精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，但卻存在建模復(fù)雜、計算量大、計算結(jié)果不能直接用于工程設(shè)計的缺點。因此，在現(xiàn)有的箱梁分析方法中，主要存在計算精度與計算效率之間的矛盾、計算效率與計算方法的適應(yīng)性之間的矛盾以及計算結(jié)果與設(shè)計理論之間的矛盾?！　? 針對箱梁分析中所存在的問題，在充分考慮箱梁受力變形特點的基礎(chǔ)上，提出了粗糙網(wǎng)格劃分下的箱梁三維實體有限元分析方法。為此，以修正的Hellinger-Reissner變分原理為基礎(chǔ)，通過合理引入非協(xié)調(diào)位移插值項，構(gòu)造了六面體八結(jié)點雜交應(yīng)力單元8N2113和8N21IBc，分別用于直箱梁和曲線箱梁的三維實體有限元分析?！　? 數(shù)值試驗表明，通過合理構(gòu)造單元應(yīng)力場并對應(yīng)力場實施分項罰數(shù)優(yōu)化，　　8N21D單元具有良好精度和力學(xué)性能，可完全消除自鎖問題。算例表明，8N21p單元和8N2113c單元可以實現(xiàn)粗糙網(wǎng)格劃分下的箱梁三維實體有限元分析，計算結(jié)果具有良好的精度?！　? 本文提出的粗糙網(wǎng)格劃分下的箱梁三維雜交元分析方法在保證計算精度的前提下能有效提高箱梁分析的計算效率，計算結(jié)果可以與當(dāng)前設(shè)計理論良好結(jié)合。

專題推薦