向量式DKMT厚殼元推導與模擬

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姓名

李俊彥(Jiun-yan Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

向量式DKMT厚殼元推導與模擬

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摘要(中)

本研究將以向量式有限元素法(VFIFE)為基礎架構，結合CST薄膜元素以及包含剪應變的DKMT厚板元素，發展VFIFE-DKMT厚殼元素。
利用向量式有限元素法的運動解析概念、逆向剛體轉動以及計算變形量的方法，結合CST元素的薄膜內力以及DKMT的彎矩內力，所法展出的VFIFE-DKMT厚殼元素，擁有VFIFE可以容易計算大位移的優勢，以及DKMT元素考慮剪變形的特色，將殼元素推展到更接近真實殼結構的狀態，並同時利用Ls-Dyna模擬殼元素以及傳統連體力學解析解，來驗證本研究理論的正確性。

摘要(英)

This research will develop VFIFE-DKMT thick shell element by combining constant strain triangle (CST) membrane element and discrete Kirchhoff Mindlin triangle (DKMT) thick plate element which contain shear strain effect, by using vector form intrinsic finite element method (VFIFE).
By using the concept of equation of motion, inverse rigid body motion, deformation coordinates of VFIFE, also combine the membrane forces of CST element and moment of DKMT element, we can develop VFIFE-DKMT element which have advantage of easily calculating large displacement problem from VFIFE theory, and considering shear deformation from DKMT elements. It make VFIFE shell element become closer real shell structure. And we not only simulated shell elements by using finite element software (Ls-Dyna), also calculated analytical solutions to verification this elements.

關鍵字(中)

★ 向量式有限元素法
★ 厚殼
★ 厚板

關鍵字(英)

★ Vector form intrinsic finite element method
★ thick shell
★ thick plate

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與大綱 1
第二章文獻回顧 3
2.1 向量式有限元素法的發展 3
2.1.1 向量式有限元之元素種類探討 4
2.1.2 改善向量式有限元之分析模式，使其更穩定及廣泛 5
2.1.3 向量式有限元之工程應用分析 6
2.2 傳統厚殼理論 8
2.2.1 平面應力理論 8
2.2.2 傳統厚板理論 9
2.3 厚殼元素的發展 15
第三章向量式有限厚殼元 17
3.1 質點運動方程式 17
3.2 元素逆向剛體運動 18
3.2.1 剛體平移位移量 18
3.2.2 剛體轉動位移量 19
3.3 變形座標及變形量計算 23
3.4 VFIFE-CST薄膜元素理論 25
3.5 VFIFE-DKMT元素內力之推導 31
3.6 VFIFE-DKMT元素質量矩陣 51
3.7 VFIFE-DKMT質點式轉動慣量矩陣 52
3.8 VFIFE-DKMT三角平板式轉動慣量矩陣 54
第四章數值算例 61
4.1 時間步長收斂性分析 63
4.2 元素單點鉸接旋轉比較 66
4.3 平面薄膜內力比較 68
4.4 厚殼內力比較 70
4.5 殼元素厚度討論 72
4.6 VFIFE自由邊界厚殼元素受力變形 74
4.7 Ls-Dyna自由邊界厚殼元素受力變形 76
第五章結論與建議 79
參考文獻 81
附錄A、剪力修正係數的推導 1
附錄B、空間轉動位移的計算 1
空間轉動位移量 1
矩陣及的性質 5
之正交性證明： 5
位移量證明： 6
附錄 C、DKMT板元素形狀函數 1

參考文獻

[1] 丁承先, 王仲宇, 吳東岳, 王仁佐, 莊清鏘，「運動解析與向量式有限元(2.0 版) 」, 中央大學工學院, 橋梁工程研究中心，民國96年。
[2] 鄭凱文，「三維顆粒介質與變形體互制行為之數值模擬」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，民國92年。
[3] 賴建豪，「向量式有限元素法於平面構架幾何非線性之應用」，中原大學土木工程研究所，碩士學位論文，民國92年。
[4] 蔡宗和，「向量式有限元固體元素內併入剛架元素之應用研究」，國防大學中正理工學院軍事工程研究所，碩士論文，民國92年。
[5] 陳世凱，「向量式有限元素法於空間桁架之應用」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，，民國93年。
[6] 吳政翰，「三維實體運動模擬與圖形化使用者介面之建立」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國94年。
[7] Wu, T. Y., C. Y. Wang, C. C. Chuang and E. C. Ting, “Motion analysis of 3D membrane structures by a vector form intrinsic finite element”. Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol 30(6), pp. 961-976, 2007.
[8] 陳詩宏「向量式DKT薄殼元推導與板殼結構運動分析」，中央大學土木工程研究所，博士論文，民國102年
[9] 賴哲宇，「向量式有限元素法之分散式計算應用於平面構架運動分析」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國95年。
[10] 李東奇，「向量式有限元時間積分法之研究」，中原大學土木工程研究所，碩士論文, 民國97年。
[11] 陳建霖，「向量式有限元素法於平面構架彈塑性及斷裂之應用」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國94年。
[12] 吳思穎，「向量式剛架有限元於二維結構之大變位與接觸行為分析」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，民國94年
[13] 王國昌，「混凝土結構之非線性不連續變形分析」，國立中央大學土木工程研究所，博士論文，民國93年。
[14] 王仁佐，「向量式結構運動分析」，國立中央大學土木工程研究所，博士論文，民國95年。
[15] 林明廷，「二維可變形塊體之向量式運動分析」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，民國94年。
[16] Wu, T. Y., Wang, R. Z., and Wang, C. Y. (2006). Large deflection analysis of flexible planar frames. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 29(4), 593-606.
[17] 陳柏宏，「運用向量式有限元素法於隔震橋梁之非線性動力分析」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，民國97年。
[18] 李昆晃，「以向量式有限元素法分析具間隙撓性連桿機構」，臺灣大學機械工程學研究所，碩士論文，民國94年。
[19] 陳詩宏，「向量式有限元素法於被動結構控制元件模擬之應用」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國95年。
[20] 劉奕廷，「應用向量式有限元素法於施工階段結構物之模擬」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國96年。
[21] 丸善, 孫緯翰，「應用向量式有限元素法於撓性機構的運動分析」，臺灣大學機械工程學研究所， "構造力学公式集"，民國93年。
[22] 陳仲恩，「運動解析應用於三維機構分析」，臺灣大學機械工程學研究所，碩士論文，民國96年。
[23] 陳彥樺，「移動質量與荷載作用下之剛架結構動力行為分析」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，民國96年。
[24] 施柔依，「向量式有限元運用於車軌橋互制數值模擬分析」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，民國99年。
[25] 曾國瑋，「應用向量式有限元於剛架式海域結構物之動力分析」，國立中山大學海洋環境及工程學系研究所，碩士論文，民國96年。
[26] Chang, P. Y., K. W. Tseng, H. H. Lee and P. Y. Chung, “A new vector form of finite element applied to offshore structures”. In 4th International Conference on Advances in Structural Engineering and Mechanics, 2008.
[27] 魏子凌，「含溫度效應之向量式有限元素法於平面構架運動分析」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國96年。
[28] 劉君厚，「向量式有限元於平面構架之火害模擬」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國97年。
[29] 蕭程瑞，「向量式有限元於三維構架被動控制之應用」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國97年。
[30] 吳志軒，「FRP 貼布混凝土構件之數值模擬分析」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，民國97年。
[31] Mindlin, R. D. 1951, Influence of rotatory inertia and shear on flexural motions of isotropic, elastic plates, ASME Journal of Applied Mechanics, Vol. 18 pp. 31–38.
[32] Reissner, E. 1945, The effect of transverse shear deformation on the bending of elastic plates, ASME Journal of Applied Mechanics, Vol. 12, pp. A68-77.
[33] Zienkiewicz OC, Taylor RL, Too JM. Reduced integration technique in general analysis of plates and shells. Int J Num Meth Engng 1971;3:275-90.0000000
[34] Malkus, DS, Hughes TJR. Mixed finite element methods reduced and selective integration techniques: a unification of concepts. Comp Meth Appl Mech Engng 1978;15:63-8.
[35] Zienkiewicz, OC, Lefebvre D. Three field mixed approximation and the plate bending problem. Commun Appl Num Meth 1987;3:301-9.
[36] Zienkiewicz, OC, Lefebvre D. A robust triangular plate bending element of the Reissner-Mindlin type. Int J Num Meth Engng 1988;26:1169-84.
[37] Onate, E., Zienkiewicz OC, Suarez B, Taylor RL. General methodology for deriving shear constrained Reissner-Mindlin elements. Int J Num Meth Engng 1992;33:345-67.
[38] Batoz,J. L., K. J. Bathe and L. W. Ho, “A study of three-node triangular plate bending elements”. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol 15(12), pp. 1771-1812, 1980.
[39] Bathe, J.-L. and E. Dvorkin, ‘A four node plate bending element based on Mindlin/Reissner plate theory and a Mixed interpolation’, Int. j. numer. methods eng., 21, 367-383 (1985)
[40] Aalto, J., ‘From Kirchhoff to Mindlin plate elements’, Commun. Appl. Numer. Methods, 4, 231-241 (1988).
[41] Zienkiewicz, O.C, R. L. Taylor, P. Papadopoulos and E. Onate, ‘Plate bending elements with discrete constraints; new triangular elements’, Comp. Struct., 35, 505-522 (1Y90).
[42] Hughes, T. J. R. and R. L. Taylor, ‘The linear triangular bending element’, Mathematics of Finite Elements and Application IV MAFELAP 1981.
[43] Batoz, J.-L. and P. Lardeur, ‘A discrete shear triangular nine d.0.f. element for the analysis of thick to very thin plates’, Int. j. numer. methods eng., 28, 533-560 (1989).
[44] Batoz, J.-L. and I. Katili, ‘On a simple triangular Reissner/Mindlin plate element based on incompatible modes and discrete constraints’, Int. j . numer. methods eng., 35, 1603-1 632 (1992).
[45] Batoz, J.-L. and G. Dhatt, ‘Modilisation des structures par ilbmentjnis-Vol. I : Solides ilastiques, Vol. 2 Poutre et plaques’, Edition Hermes, Pans, 1990

指導教授

王仲宇

審核日期

2015-7-30

推文