基于结点作用力和拉普拉斯平滑的单层球面网格处理方法

• 作者: 郭小农 李政宁 计丽艳 欧阳辉 同济大学土木工程学院
• 来源期刊: 湖南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 网壳 结构优化 网格生成 拉普拉斯平滑
• 年，卷（期）: 2023,（3）
• 所属期刊栏目: 土木工程
• 页码范围: 75-83
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2023032

摘要

通过基于结点间作用力的方法和拉普拉斯平滑方法对传统凯威特型单层球面网壳进行了网格优化，得到两种新型的网格形式.首先介绍了两种算法的计算原理及计算过程：基于结点间作用力的方法将杆件假设为弹簧，将结点向不平衡力的方向移动，从而得到一种杆件长度更加均匀的网格（SF网格）；采用拉普拉斯平滑方法也可得到一种更加流畅的网格（LS网格）.然后，对凯威特网格、SF网格、LS网格进行了对比：在几何指标方面，对比了三种网格的杆件平均长度、杆件长度变化率和网格三角形形状系数；在力学性能方面，对比了三种网格在不同荷载模式下的弹性应变能和非线性稳定承载力.数值分析结果表明，SF网格比LS网格具有更好的几何指标；在大部分情况下，SF网格与LS网格具有更低的应变能；三种网格的稳定极限承载力较为接近.最后，从整体上看，SF网格具有最佳的整体力学性能；LS网格具有更好的网格流畅性；SF网格和LS网格的力学性能和网格流畅性均优于传统凯威特型单层球面网壳.