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显然它包含在我们所设的位移模式中。对于常应变问题,可以这样理解:当有限元网络不断细分,每个单元的尺度都
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f《有限元》讲义
趋于很小的极限尺寸时,每个单元的应变即应趋于常数,结构内部任何复杂变化都可以被近似。由于三角形单元本身就是常应变单元,故它自然满足。②连续性又称为协调性要求。是指变形后相邻单元在公共边界处的位移(变形)是连续的,即相邻单元之间既不发生“间隙”又不“重叠”。从能量原理上讲,如果单元在交界面上的位移不连续,将在交界面引起无限大的应变,而我们在建立能量方程(总势能表达式)或泛函数公式时没有考虑这种情况,因此,有限元解就不可能(难于)收敛于真正解。对于上述三角形单元,由于位移函数是线性的,即单元中的一条直线变形后仍为直线,而相邻单元在两个公共点上的位移又应是相等的(位移谐调),所以条件②得到满足。从而保证了变形后相邻单元在公共边界处的位移(变形)是连续的条件2得不到满足时,不能收敛到精确解,但不等于它不收敛,对有些位移函数,尽管它不能满足条件②,但当单元大小划分得恰当时,仍能获得很好的近似结果,这便非协调元问题。因此常把条件1称为必要条件,条件2称为充分条件。2、位移法解的下限性质用能量变分法可以证明,有限元位移法得到的位移解,总体上不大于真正解。即解具有下限性质。位移解下限性质可以这样理解:所划分单元是原来连续体的一部分,具有无限多个自由度,在假定了单元的位移函数后,自由度限制为只有以结点位移表示的有限自由度,即位移函数对单元的变形进行了约束和限制,使单元的刚度较实际加强了,因此连续体刚度随之加强,故求得的近似解总体上(而不是每一点)将小于精度解。又由此可知,杆件结构原本只在结点约束,且位移模式与假设者相同(精确方法:力法,位移法),故有限元法对于杆件结构所求得的是精确解。3、求解误差问题结构内力分析程序的有效性和解题速度等,在很大程度上都取决于方程组的求解方法。线性方程组的解法很多,限于篇幅这里将不作具体介绍。读者可参阅有关书籍和借鉴已有程序中的方法。引起求解过程中出现误差的原因很多,也很复杂。除了程序设计本身的错误等问题外,其中还有许多属于数学中的误差理论问题。但不管怎样,一般来说,遇到下列几种情况,方程组的解就有可能出现问题(“病态”)1、总刚度矩阵中元素间的数量级相差很远,且无一定规律;2、消去过程中出现严重的有效r
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