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车辆板壳结构有限元平台开发与应用
| 论文题名： | 车辆板壳结构有限元平台开发与应用 |
| 关键词： | 列车车体;有限元分析;车辆结构;板壳单元特性;数值计算 |
| 摘要： | 列车车体必须满足正常运行时强度刚度的要求，世界各国都要求车辆必须按照相应标准进行强度校核，而有限元分析是实现这一目标的有效手段。车辆结构以薄板承载结构为主，其有限元分析往往具有求解规模大以及结构刚度矩阵高度病态等特点。因此研究适合车辆结构有限元分析的板壳单元特性及大规模有限元快速求解方法，具有重要工程意义。 论文采用平面应力状态和板弯曲状态的组合分析方法对板壳单元展开研究。针对经典膜元精度的不足，详细研究了基于广义协调条件和引入平面内转角自由度构造的平面单元的精度、收敛性;实现了基于离散Kirchhoff假设的三角形和任意四边形板元;通过单元耦合构造出了两种高性能的壳体单元，克服了传统壳元由于没有考虑转角自由度导致的整体刚度矩阵奇异的问题。为了适应车辆结构大规模的求解，研究了刚度矩阵的一维全压缩存储格式;通过改进预条件共轭梯度法，有效减小了结构刚度矩阵的条件数，实现了与压缩存储相适应的快速迭代求解。 基于Visual C++平台，开发了车辆板壳结构有限元分析程序，能够完成平面应力、平板弯曲以及车辆壳体结构的有限元分析。采用悬臂梁、曲面屋顶等标准算例和某客车车体结构静力分析对程序进行了验证，与商业软件Ansys进行了对比，结果表明程序能满足车辆板壳结构大规模求解的需要，具有一定的工程意义。 |
| 作者： | 罗阳 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 姚松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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