解析型Timoshenko梁有限单元

• 作者: 李世尧 李静 王斌泰 蒋秀根 许晶
• 来源期刊: 西南交通大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: Timoshenko梁 解析形函数 势能原理 刚度矩阵 有限元法
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 页码范围: 492-498
• 页数: 7页
• 分类号: TU348
• 字数: 3830字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180176

摘要

为提高深梁结构内力及变形的计算精度和效率,以Timoshenko梁理论为基础,建立了深梁位移控制方程,进而构造了深梁挠度、截面弯曲转角和剪切角的解析位移形函数.采用势能原理建立了深梁的势能泛函,利用势能变分原理得到了解析型单元列式,进而给出了解析型单元总刚度矩阵,将其与理论解、插值多项式深梁单元进行对比分析.结果表明:构造的解析型单元只需划分为一个单元即可保证计算的深梁挠度和转角与理论解一致,采用插值多项式单元确定的挠度和转角与理论解的相对误差最大可达到19.785％.同时,为验证剪切变形对深梁位移影响,将构造的单元与Euler梁单元的计算结果进行对比.对比表明:对于承受均布荷载作用的悬臂梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到50％;对于承受端部集中弯矩作用的简支梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到10.769％.本文构造的单元满足了高精度、高效率的要求;该解析型梁单元可适用于浅梁分析,且不存在剪切闭锁的问题.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李静	中国农业大学水利与土木工程学院	94	459	12.0	16.0
3	许晶	中国农业大学水利与土木工程学院	18	145	6.0	12.0
4	蒋秀根	中国农业大学水利与土木工程学院	45	294	11.0	14.0
7	李世尧	中国农业大学水利与土木工程学院	1	0	0.0	0.0
11	王斌泰	中国农业大学水利与土木工程学院	3	4	1.0	2.0