[1]张军锋,温臖博,张金鹏,等.主从约束在有限元计算中的实现方式和过程[J].水利与建筑工程学报,2023,(02):195-200.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2023.02.029]
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主从约束在有限元计算中的实现方式和过程()
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《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]

卷:
期数:
2023年02期
页码:
195-200
栏目:
出版日期:
2023-04-30

文章信息/Info

作者:
张军锋1; 温臖博1; 张金鹏2; 李杰1; 叶雨山3
1．郑州大学水利与土木工程学院，河南郑州450001；2．河南濮泽高速公路有限公司，河南濮阳457000；3．中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州450004
关键词:
主从约束; 自由度耦合关系; 直接消除法; 宏单元; 刚度矩阵
分类号:
ＴＵ311
DOI:
10.3969/j.issn.1672-1144.2023.02.029
文献标志码:
A
摘要:
为明确主从约束这一自由度耦合关系在有限元计算过程中的实现方式和具体过程，从主从约束的基本概念入手，基于直接消除法的思想，采用宏单元的概念，在剔除从节点自由度的同时保留其结构荷载和刚度的贡献，根据有限元分析的基本原理推导得到了宏单元在整体和局部坐标系下的刚度矩阵，从而使其可以与普通单元一起整合到结构整体刚度矩阵中参与计算。另外，对主从约束自身的单元方向、主从约束的组合和联合应用等亦给出了分析和刚度矩阵表达式。最后，采用多个算例根据本文推导方式进行编程计算，并通过ｍｉｄａｓ、ＡＮＳＹＳ和ＡＢＡＱＵＳ进行了对比计算验证，为深入理解主从约束在有限元计算中的实现方式和过程以及实际工程应用提供了参考和帮助。

参考文献/References:

［1］　王勖成．有限单元法［Ｍ］．北京：清华大学出版社，2003．
［2］　匡文起，张玉良，辛克贵．结构矩阵分析和程序设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，1991．
［3］　伍义生，吴永礼．有限元方法基础教程［Ｍ］．北京：电子工业出版社，2003．
［4］　ＰｒｚｅｍｉｅｎｉｅｃｋｉＪＳ．ＴｈｅｏｒｙｏｆＭａｔｒｉｘＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｃＧｒａｗ-ＨｉｌｌＰｒｅｓｓ，1968．
［5］　张军锋，李　杰，尹会娜，等．考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵［Ｊ］．结构工程师，2020，36（2）：43-50．
［6］　徐荣桥．结构分析的有限元法与ＭＡＴＬＡＢ程序设计［Ｍ］．北京：人民交通出版社，2006．
［7］　ＣｏｏｋＲＤ．ＣｏｎｃｅｐｔｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］．ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ：ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，2001．
［8］　周水兴，王小松，田维锋．桥梁结构电算［Ｍ］．北京：人民交通出版社，2020．
［9］　葛俊颖．桥梁工程软件ｍｉｄａｓＣｉｖｉｌ使用指南［Ｍ］．北京：人民交通出版社，2013．
［10］　王新敏，李义强，徐宏伟．ＡＮＳＹＳ结构分析单元与应用［Ｍ］．北京：人民交通出版社，2011．
［11］　王鹰宇．Ａｂａｑｕｓ分析用户手册———单元卷［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2021．
［12］　孟宪达，葛春棣．有限单元法中主从节点的概念与应用［Ｊ］．港工技术，1989（2）：23-30．
［13］　ＢａｔｈＫＪ．ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓ［Ｍ］．ＥｎｇｌｅｗｏｏｄＣｌｉｆｆｓ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ-Ｈａｌｌ，1996．
［14］　ＡｂｅｌＪＦ，ＳｈｅｐｈａｒｄＭ Ｓ．Ａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｆｏｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｅｔｈｏｄｓｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，1979，14（3）：464-467．
［15］　ＧａｌｌａｇｈｅｒＲＨ．ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ［Ｍ］．ＥｎｇｌｅｗｏｏｄＣｌｉｆｆｓ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ-Ｈａｌｌ，1975．
［16］　ＤａｒｙｌＬＬｏｇａｎ．ＡＦｉｒｓｔＣｏｕｒｓｅｉｎｔｈｅＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ［Ｍ］．Ｓｔａｍｆｏｒｄ：ＣＥＮＧＡＧＥＬｅａｒｎｉｎｇ，2011．
［17］　杨咏昕，陈艾荣，项海帆．桥梁结构动力特性分析中节点刚性区问题的处理［Ｊ］．土木工程学报，2001，34（1）：14-18．
［18］　温臖博．有限元中常用连接单元刚度矩阵的探讨［Ｄ］．郑州：郑州大学，2022．
［19］　段树金，王　冉，金坎辉．一般半刚性节点连接框架结构分析方法［Ｊ］．石家庄铁道大学学报（自然科学版），2014，27（3）：1-7，28．
［20］　张军锋，尹会娜，李杰等．欧拉－伯努利梁单元刚度矩阵推导［Ｊ］．水利与建筑工程学报，2019，17（3）：89-93，131．

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2022-12-10　　　　　修稿日期：2023-01-03
基金项目：国家自然科学基金（51508523）；河南省交通运输厅科技项目（2021Ｊ2）
作者简介：张军锋（1983—），男，博士，副教授，主要从事结构风工程研究工作。Ｅ-ｍａｉｌ：ｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｈｉｎｅ＠163．ｃｏｍ
更新日期/Last Update: 1900-01-01