考虑节点协调变形及节点面精细化的有限质点法研究

发布时间：2025-06-05 23:39

　　本文以低维度单元模型的节点形式为主线,以有限质点法为数值分析方法,分别从理想状态下的基本连接约束及符合工程实际的含间隙节点连接约束两方面,对工程中存在的节点形式进行建模、理论推导和数值计算,以弥补有限质点法研究中未系统性进行节点层面研究的缺憾。最后提出了针对类似于Bennett等存在节点面接触锁止问题的结构的节点面精细化的思想。本文首先针对实际结构模型中存在各种约束条件,如节点自由度约束(固定节点、铰接节点等)、节点弹性支承(位移弹性约束及转动弹性约束)、节点弹性连接(半刚性连接等)、节点自由度耦合(剪铰节点等)等,以有限质点法为分析方法,推导了处理各种约束所需要的计算理论及公式。为解决需要考虑副元素间隙的结构分析问题,针对实际结构中存在的运动副(包括平面转动副、平面移动副、空间转动副、空间球副、空间移动副)进行分类讨论。针对含间隙机构建模时需要考虑的两个主要问题—间隙节点数学模型的建立及由铰间隙产生的接触碰撞行为的处理,以有限质点法为分析手段,重点研究间隙节点数学模型的建立,碰撞接触时刻的侦测,运动模式的判定,潜在接触点的相对速度的求解及碰撞力模型的选取等。本文针对类似Bennett存...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２空间梁系结构的质点力??

／??ｚ??图２．３节点坐标系与域坐标系??在节点坐标系下对质点自由度进行约束。在整体坐标系下处理未受约束质点；在局部??坐标系下处理受约束质点，并进行整体坐标系下的转换。在力的整合时候，对于与受约束??１６??

图２．３节点坐标系与域坐标系??

Ｍｘ??ＦｘＸ％??图２．２空间梁系结构的质点力??为求解质点内力，需要得到与质点相连的所有单元的内力，而单元的内力仅与单元的??纯变形有关。空间梁单元的纯变形包括单元的轴向伸缩、弯曲和扭转。为求解单元内力，??须将单元的刚体位移和刚体转动从单元的相对位移中去除，求得单元的纯变形....

图２．４节点坐标系选取??

Ｍｘ??ＦｘＸ％??图２．２空间梁系结构的质点力??为求解质点内力，需要得到与质点相连的所有单元的内力，而单元的内力仅与单元的??纯变形有关。空间梁单元的纯变形包括单元的轴向伸缩、弯曲和扭转。为求解单元内力，??须将单元的刚体位移和刚体转动从单元的相对位移中去除，求得单元的纯变形....

图２．５弹性连接节点??

在结构分析时，构件连接多设为铰接或者刚接，并未考虑节点处的弹性连接问题如半??刚性连接等。本节就节点弹性连接部分进行理论分析，并推导相关公式。??以图２．５中的节点为例进行说明。ａ节点部位存在ＸＹＺ三方向线位移弹性约束、转??动约束。??Ｙ??１?ａ?Ｉ?Ｊ??１??？?？?？?....

本文编号：4049450