基于无网格法的结构动力分析

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无网格法采用点的近似,可以完全或部分的抛开单元背景。在大变形,冲击,损伤等研究领域具有有限单元法不可比拟的优点。是近年来工程领域研究的热点问题之一。  本文基于无网格法的基本原理,采用罚函数法模拟结构的边界条件,结合动力学问题中的Hamilton原理,推导了无网格法动力方程。运用MATLAB软件编制了相应的计算程序,对有无约束的结构动力特性进行了计算,并与ABAQUS计算结果进行了对比分析,表明应用无网格法进行结构动力计算时可行的。  分别采用一致质量矩阵和集中质量矩阵构造结构的质量矩阵,运用MATLAB软件编写相应的计算程序,对不同质量矩阵构造方法的结构动力特性进行了对比分析。结果表明相对于集中质量法运用一致质量法构造结构的质量矩阵在结构动力分析中可以保持良好的可靠度,而集中质量法需要布置更多的节点才能保持良好的计算精度,所以采用一致质量矩阵是更加合理的。  在损伤结构中,有限单元法由于需要面对网格的畸变以及重构,导致花费大量的计算以及储存空间。而无网格法的特点即不需要网格的划分,只需要节点的布置,大大减少了计算时间。本文引入节点刚度折减系数来模拟结构的损伤,并对单个及多个部位具有损伤的结构进行了模拟分析。结果表明采用无网格法来模拟结构的损伤是完全可行的,为损伤结构的模拟分析提供了一种新的方法。
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