【摘要】：向量式有限元法是一種基于點值描述和向量力學理論的分析方法,可有效模擬結構的空間大位移、大轉動行為。推導了三角形膜單元的向量式有限元基本公式,詳細闡述了通過逆向運動獲得單元節(jié)點純變形位移以及在變形坐標系下求解單元節(jié)點內(nèi)力的方法。在此基礎上編制了膜單元的計算程序,并通過算例分析驗證了理論推導的正確性及所編制程序的可靠性。進一步將向量式有限元引入膜結構的褶皺分析,采用主應力-主應變準則和修正本構矩陣方法處理膜結構的褶皺問題,對一典型膜結構在面外荷載作用下的力學行為及褶皺發(fā)展情況進行跟蹤分析,成功捕捉了從褶皺出現(xiàn)、褶皺大范圍擴展直至褶皺最終消失的全過程,證明了該方法在膜結構皺褶分析中可有效克服傳統(tǒng)有限元方法存在的單元剛度矩陣奇異、迭代不易收斂等問題。
[Abstract]:The vector finite element method is an analytical method based on the point value description and the theory of vector mechanics, which can effectively simulate the spatial large displacement and large rotation behavior of the structure. The vector finite element formula of triangular membrane element is derived, and the method to obtain the pure deformation displacement of element node by reverse motion and to solve the internal force of element node in deformed coordinate system is described in detail. On this basis, the calculation program of the membrane element is compiled, and the correctness of the theoretical derivation and the reliability of the program are verified by an example. Furthermore, the vector finite element method is introduced into the fold analysis of the membrane structure, and the principal stress-principal strain criterion and modified constitutive matrix method are used to deal with the fold problem of the membrane structure. The mechanical behavior and fold development of a typical membrane structure under the action of out-of-plane load are followed and analyzed. The whole process from the appearance of the fold, the wide spread of the fold to the final disappearance of the fold is successfully captured. It is proved that this method can effectively overcome the problems of the singularity of element stiffness matrix and the difficulty of convergence in the traditional finite element method in the wrinkle analysis of membrane structures.
【作者單位】： 浙江大學空間結構研究中心;浙江省建筑設計研究院;
【基金】：國家自然科學基金項目(51378459)
【分類號】：TU383;TU311.4

【共引文獻】

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