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船舶考试有限元答案

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船舶考试有限元答案_第1页
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1 有限元分类:线弹性有限元法和非线性有限元元法.2 总刚度矩阵奇性处理,如何添加位移约束边界受约束的约束条件通常有零位移和非零位移两种?零位移对应于刚性支撑(如支扌掌杆,较链连接等)非零位移一般有两种情况;一种是弹性支扌算另一种是对于网格中某一应力集中区域进行网格细化时,局部细化区域边界上用粗网格计算得到的节点位移,就是用细网格分析时对应边界点的约束条件3 有限元模型奇异性分类:(1)总体奇异性,(2)局部奇异性,位移约束的基本形式有哪些(1)刚性约束,(2)弹性约束,(3)指定位移约束,(4)斜约束5梁元分类,船舶分析如何选择杂交梁元,偏心梁元对于船体模块分析,宁可用杂交元,对于这个层次上的分析,其精确度是相当满意的,只要小心选择一个有效宽度比be/b,使Z对于给定的载荷和边界条件来说,这个比是适当的、在单个构件分析或局部应力分析中,可能耍求更高的精度,这可以通过采用膜元网格,更详细地将梁和板模型化而得到6船舶结构有限元分析层次(1)整船分析,(2)舱段分析,(3)局部有限元分析7二次解析法求解如何选取二次网格划分的初始条件先粗后细名词解释:1 有限元分析物理实质是用有限个单元体的组合体代替连续体,化无限自由度的问题为有限自由度的问题,数学实质是用有限子域的组合代替一个连续域,化连续场函数的微分方程求解问题为有限个参数的代数方程组的求解问题,有限元方法可以求解许多过去用解析方法无法求解的问题,对于边二边界条件和结构形状都不规则的复杂问题,是应用数学,力学及计算机科学的相互渗透综合利用的边缘科学。

2 等参单元先在具有规则形状的单元(区域)上构造位移插值函数,然后把这个具有规则形状的单元通过坐标映射为物理平面上的一个形状比较复杂的单元因此,等参单元也被称为映射单元3 结构离散化离散化就是把一个给定的区域离散成有限个具有简单几何形状的单元集合,即用一个有限元网格代替给定的区域4 带宽半带宽整体刚度【K】的非零元素分布在以对角线为中心的带状区域内,这种矩阵叫做带状矩阵在包括对角线元素在内的半个带状区域内,每行包含的最多的元素个数叫做半带宽简答:1简述总刚度矩阵的性质(1)整体刚度矩阵是对称矩阵利用其对称性,可以只存储其上三角或下三角部分,从而节省计算机存储空间,(2) 整体矩阵式一个稀疏矩阵稀疏性是指对于节点多的网格来说,【K】的大多数元素都是零,非零元素只占总数的少部分3) 整体刚度矩阵是奇异阵,整个结构在无约束条件下可做刚体运动,因而在解题吋必须引入约束条件,以消除刚体位移,亦即消除整体刚度矩阵的奇异性2简述平面应力问题特征(1) 弹性体在一个坐标方向的几何尺寸远小于其他两个坐标方向的几何尺寸,例如等厚度薄板2) 作用于边缘的表面力平行于板面,且沿板厚t均匀分布3) 顶面和地面上没有载荷作用。

4) 体积力平行于板面,且沿板厚均匀分布3简述粗网络加密的原则(1) 所有以前的网格(粗网格)应包含于当前加密的网格(细网格)之中2) 加密网格过程中,单元类型不变,即单元位移不变3) 比较网格加密前后的计算结果,如果前后两次的计算结果有较人差异,表面了加密网格的优越性和有继续加密网格的必要性,如果前后两次的计算结果差别很小,表面没有继续加密网格的必要,计算结果已收敛4简述有限元收敛包括的原则(1)在单元内,位移函数必须连续⑵在单元内,位移函数必须包括常应变项每个单元的应变状态总可以分解于单元内各点位置的常应变和各点位置决定的变量应变为不依赖⑶在单兀内,位移函数必须包括刚体位移项般情况下,单兀内任点的形变位移和刚体位移两部分位移包括⑷位移函数在相邻单兀的公共边界上必须协调对般单兀而言,协调性是元在公共节点处有相同的位移,也就是说,要保证不发生单元的相互脱离、相互侵入重叠指相邻单'开裂和5简述型函数性质修0)在节点上形函数满足走电汕(巧,力)=6={;即Ngy"=l./Vj(夠,力)=N.d?,y.)=0(2-17)(2-17)(2)哒中任一点各形函数之和箋于」,即他十Ni+N.二I)(2-18)因为单元若发生刚体位移,如龙方向有刚体位移冷,则单元内到处应有位移“。

■即“=%+WZ=(/V1+A;+/Vjuo,因此必然要求叫+叫+叽二1若插值函数不满足此要2,则不能反映单元的刚体位移’在单元内部及单元的边界上位移也是线性的,可由节点上的位移惟(3)形函数是线性的,6单元刚度矩阵的性质地确定1?对称性理[KY的表达式为[K]?=因为[D]为对称矩阵?[阿=〔Dh羸是?[BriDVlB]=[B]T[D][B],即〔K]?丫=[K]??所以[K]?是一个对称矩阵2.奇异性单元刚度矩阵[K]?是奇异的,它不存在逆矩阵°K]?的秩是3单元刚攬矩阵奇异的物理解祥是单元处于平衡时,节点力相互不是独立的,它们必须满足三个平衡方程(两个坐标方向上力的平衡和绕任一点力矩的平衡),因此它们是线性相关的另一方面,即使给定满足平衡的单元节点力?也不能确定单元的节点位移I"?,因为单元还有任意的刚体位移也「3?主元恒正,民〉0分块矩阵[KJ当/?二3=时,它的主对角线元索即为主元,由式(2-44)可见它们是恒正的K.恒正的物理意义是要使节点位移爲=1,施加在氏方向的节点力必须与位移6同向7平面应变问题的特征、弹性体沿一个坐标轴(例如z轴)方向的尺寸很长,且所有垂直于z轴的横截面都相同,位移约束条件或支撑条件沿z轴也是相同的,例如很长的等直柱体•柱体侧表面承受的表面力均垂直于z轴,且分布规律不随z坐标变化(1) 体积力垂育于z轴,且分布规律不随z坐标变化五、连队变简支两边固定的矩形薄板,其上受有均布压力q,解根据结构与载荷的对称性,可取其1/4(如图中的OABC为计算対象。

嘗:5的矩形网格,其节点及单元的编号如图4-9(a)所示结构总节点数°=30,单兀’取;:20?节点自由度数为3?总自由度数目3n=90?任一节点i的位移分量排列号序为叫久九最大半带宽为21各单元的尺寸及单元节点编号(kd.m9nRfm图4-9(b)所示由对称性和支承悄况■可以确定计算部分的边界条件:(1) 在对称边40上各节点的法线转角%s0;在对称边OC上各节点的法线转角伉=0;(2) 在固支边AB上各节点的挠度勿=0,切线转角%=0,法线转角①=0;在简支边BC上各节点的挠度⑷=0,切线转角0.=0o六、简述ansys分析过程包括哪些步骤,每个步骤包括哪些具体内容1. 创建有限元模型一前处理(1) 创建或输入几何模型(2) 定义材料属性3) 定义实常数(要根据单元的几何特性来设置,有些单元没有实常数)(4) 定义单元类型5) 划分单元施加载荷并求解求解(1) 施加约束条件(2) 施加载荷(3) 求解查看分析结果后处理(1)查看分析结果2)检验结果的真确性。

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