确定混合维模型界面约束方程系数的方法与流程

文档序号:13146987阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种确定混合维模型界面约束方程系数的方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤一:划分管梁的局部结构与周围结构;所述的管梁为悬臂梁;以该管梁的固支端部分为局部结构;该管梁的其余部分为周围结构;对所述管梁进行混合维建模;建模时,所述局部结构采用高阶精确单元建立有限元模型,所述周围结构采用低阶减缩单元模拟刚度效应;将所述有限元模型中发生不同维单元连接的截面定义为交接面A1;根据有限元模型中的交接面确定管梁的交接面,并使管梁的交接面A2与有限元模型中的交接面A1位置相同;步骤二:以交接面为中心,向两侧分别截取管梁的几何模型;以交接面A2为中心截取该交接面两侧的管梁作为几何模型,建立该几何模型的静力分析有限元模型;所述静力分析有限元模型用壳单元8建立;对所述静力分析有限元模型建立边界约束条件;所述静力分析有限元模型的边界约束条件与管梁的边界约束条件相同,将该静力分析有限元模型中的一端视为固支端,静力分析有限元模型中的交接面A3的位置与管梁的交接面A2的位置相同;以所述交接面A3为中心,靠近固支端一侧为局部结构,靠近自由端一侧为周围结构;步骤三:对静力分析有限元模型进行静力分析;在所述静力分析有限元模型自由端处施加不同方向的任意值的载荷,使该静力分析有限元模型的自由端处分别产生轴力F、弯矩M、扭矩T以及剪力Fs;对所述有限元模型赋予管梁的材料属性;所述管梁的材料属性包括弹性模量、泊松比和密度;通过有限元分析软件对所述有限元模型进行静力分析;步骤四:分别提取交接面A3上的正应力与切应力;采用数值离散方法,获得交接面A3上在轴力F、弯矩M、扭矩T以及剪力Fs作用下的离散应力分布;从步骤3得到的静力分析结果中,分别提取位于交接面A3上静力分析有限元模型的各节点所对应的沿坐标系的x、y、z三轴的正应力与沿该坐标系x、y、z三轴的切应力;步骤五:确定交接面A1上梁单元的节点自由度与交接面A1上壳单元的节点自由度之间的约束方程;建立梁结构的混合维有限元模型;在建立的混合维有限元模型上划分壳单元4,并以该壳单元作为管梁的局部结构;在建立的混合维有限元模型上划分梁单元7,并以该梁单元作为管梁的周围结构;分别建立梁结构混合维有限元模型的梁单元节点的六个自由度的约束条件;分别将交接面两侧的单元做功显示表示出来,利用交接面A1两侧做功大小相同原理,通过公式(6)确定所述交接面A1梁单元的节点自由度与所述交接面A1壳单元的节点自由度之间的约束方程:F·U=[Σj=14[Nd]j×σ′j(x′j,y′j,z′j)]·[Td]{uei
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