[发明专利]一种大转动变形的板壳结构动响应的有限元分析方法

摘要

本发明公开了一种大转动变形的板壳结构动响应的有限元分析方法，属于计算非线性结构动力学领域。该方法包括以下步骤1、在计算机辅助设计软件建立板壳结构的几何模型，然后导入到计算机辅助工程软件中进行网格划分；2、建立计入了大转动变形效应的板壳单元分析模型；3、引入时间积分算法和迭代技术，建立板壳结构动力学响应分析的计算分析模型；4、编制有限元分析程序；5、配置计算环境，进行板壳结构动力学响应的计算。本发明为涉及大转动变形板壳结构的动响应计算提供了一种有效的计算分析工具。本方法对于不受外力作用时的结构系统，不仅能够守恒结构能量，还能守恒结构动量，弥补了现有分析技术的不足。

主权项

一种大转动变形的板壳结构动响应的有限元分析方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1、壳结构的几何建模及有限元网格划分；包括在计算机辅助设计软件中根据测量得到的板壳结构几何尺寸，建立结构几何模型，导入到网格划分软件中进行三角形网格划分，对每个单元的材料密度、弹性模量和泊松比及厚度进行赋值，生成单元结点坐标列表和单元—结点连结关系与材料属性、厚度数据列表；步骤2、建立计入了大转动变形效应的板壳单元分析模型；所述的建立计入了大转动变形效应的板壳单元分析模型，是指采用了大转动运动的如下描述手段推导得到的：单元中面内任意点的总转动采用正交转动矩阵表述、单元中面内任意点处的角速度与角加速度是材料形式的；包括确定单元惯性力矢量和内力矢量计算表达式，分别对单元惯性力矢量和内力矢量进行线性化，得到单元切向惯性矩阵和单元切向刚度矩阵，建立单元动力学平衡方程；步骤3、建立板壳结构动响应分析的计算模型；包括引入时间积分算法和迭代技术改写步骤2得到的单元动力学平衡方程，采用标准的有限元组集过程得到结构的迭代位移方程；步骤4、编制有限元分析程序；包括编写以下程序模块：矢量与矩阵运算模块、单元分析模块、结构组集模块、线性代数方程组求解模块以及主程序模块；步骤 5、配置计算环境，进行板壳结构动响应的计算；包括在计算程序中读入步骤1中生成的单元结点坐标列表、和单元—结点连结关系与材料属性、厚度数据列表；施加外载荷，引入边界条件和初始条件；设置时间步长和时间积分常数，进行响应计算，处理计算结果。