叠合板非线性有限元模拟

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该文采用数值模拟的分析方法,在计算力学和计算机科学等学科研究成果的基础上,对叠合板的非线性有限元模型以及计算方法做了研究和探讨.该文的研究试图建立一种合理的考虑叠合面滑移的板单元模型,为叠合板的设计和分析提供数值模拟的参考.同时该文在有限元计算中引入了先进的并行技术,用以加速分析过程.首先,该文选择基于非线性弹性理论的增量法作为该文研究的分析方法,并在这个基础上选择Liu,Nilson和Slate提出的混凝土双向受力下的应力一应变关系和破坏准则作为混凝土的本构模型.采用线性弹簧单元作为联结单元模型,水平向的弹簧刚度由叠合面的直接剪切试验确定.在材料模型的基础上,该文提出了一种考虑叠合面滑移的4节点叠合板有限单元模型.并根据几何关系和物理假定,推导出了与板单元自由度协调的联结单元刚度矩阵.文章还对非线性分析中的混凝土单元开裂或破坏后的处理作了详细的讨论.使用软件工程学的面向对象方法建立易维护、易扩充和易重用的有限元程序框架.用统一建模语言UML(Unified Modeling Language)表达了有限元非线性分析的程序设计思想和流程.引入了先进的并行计算技术,对有限元分析中耗时的方程组求解过程确定了基于算法级的并行处理策略.最后,该文编制了计算机程序用以验证有限元模型以及并行处理策略的正确性和合理性.计算实例表明,该文提出的考虑叠合面滑移的板单元模型是正确并合理的,对方程组求解的并行处理得到了较好的加速比和并行效率,显著的缩短了分析时间.
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