一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法技术

技术编号:43883934 阅读:27 留言:0更新日期:2024-12-31 19:09
本发明专利技术公开一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,通过在标准矩形域内开孔模拟任意形状薄板的形状,再在标准矩形域内生成基于高斯积分点与变刚度的能量元表征薄板能量分布,构建任意形状薄板的离散模型,形成全域离散变刚度能量系统;然后基于全域试函数通过离散能量捕获薄板几何边界并移除孔域内能量,得到任意形状薄板应变能的高精度数值积分,最后基于最小势能原理与里兹法解非线性方程组完成薄板大变形分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄壁结构,尤其涉及一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法


技术介绍

1、薄壁结构广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等工程装备领域,薄板的弯曲是固体力学中的经典问题。当薄板的挠度远小于其厚度时,薄板变形小,面内变形可忽略不计。但当挠度超过板厚的一半或与之相当时,薄板的变形大,面内变形不可忽略,且会产生面内应力,与弯曲应力一同承受外载。考虑到薄板大变形对面内应力的几何非线性效应,需采用冯·卡门的大变形理论分析。大变形理论包含两个用以描述薄板大变形响应的非线性偏微分方程,由于它们的强非线性,直接求解非常困难。因此,通常将偏微分方程通过最小势能原理转化为泛函积分形式,并通过数值方法求解。里兹法是应用最为广泛的数值方法之一,因其采用全域试函数,以及精度高、收敛快、无网格的优点,常用于薄板大变形问题分析。但里兹法无法彻底解决任意形状薄板的大变形问题,核心难点在于里兹法需寻找定义在任意形状薄板域上满足位移边界条件的全域试函数,且在复杂几何域上的积分困难性。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本专本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,其特征在于,基于勒让德多项式和边界条件函数构造任意形状薄板的全域试函数,具体包括如下步骤:

3.根据权利要求2所述的一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,其特征在于,基于里兹法求泛函驻值,导出一个非线性方程组,结合能量元完成对非线性方程组中各个元素的高精度数值积分,具体包括如下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种任意形状薄板大变形的能量元数值求解方法,其特征在于,基于勒让德多项式和边界条件函数构造任意形状薄板的全域试函数,具...

【专利技术属性】
技术研发人员:景钊王思齐
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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