三维弹塑性有限变形问题的杂交应力元法

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随着现代科技和生产力的发展,人们面临越来越多的非线性力学问题,弹塑性大变形的有限元分析是解决这些问题的重要手段。   目前商业有限元软件很多,但对于某些特殊问题,仍然不能满足需要,因此本文建立了一种三维弹塑性有限元。   杂交应力限元方法的特点是在单元内设一组满足平衡条件的应力函数,在边界上独立地设定位移函数。它可以通过调整应力函数和位移函数的匹配关系以较粗的单元网格划分获得较高的计算精度。杂交元在弹塑性问题、有限变形、复合材料、接近不可压缩材料方面都显示了它的优越性。   本文基于单元上的虚应力原理和结构整体上的虚位移原理,建立了一个解三维弹塑性有限变形问题的任意六面体杂交应力单元。在推导中将平衡方程引入虚应力原理,使之自然满足。这样在设应力函数时不受任何限制,从而避免了杂交元所设应力函数需满足有限变形理论下的平衡方程的困难,还可以通过应力函数的灵活设置,分析特殊问题。   本文利用FORTRAN语言编制了使用这种单元求解三维问题的有限元计算程序,给出了对通用有限元分析软件ANSYS的前后处理接口,并通过几个数值算例的计算分析证明了该法的正确性和精度。
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