基于边光滑有限元法的结构振动与稳定性研究-高电压技术.PDF

第34 卷 第2 期 噪 声 与 振 动 控 制 Vol 34 No.2 2014 年4 月 NOISE AND VIBRATION CONTROL Apr. 2014 文章编号：1006-1355(2014)02-0001-04 基于边光滑有限元法的结构振动与稳定性研究 1 1 1 2 李 威 ，李 诤 ，柴应彬 ，韩 旭 （1. 华中科技大学 船舶与海洋工程学院，武汉 430074； 2. 湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082 ） 摘 要：用一种新型的数值方法—边光滑有限元方法（edge-based smoothed finite element method, ES-FEM）对梁、板 等简单结构的振动与稳定性问题进行分析与研究。光滑有限元方法在计算系统总体刚度矩阵时在构造的光滑域内对 应变进行光滑操作，这样得到的刚度矩阵改善了有限元方法过刚的数值缺陷。对梁和板结构在一定边界条件下的振 动与稳定性问题的分析结果表明：与其它有限元方法相比，光滑有限元方法提高了数值计算结果的精确度和收敛性。 关键词：振动与波；有限元法；边光滑有限元法；刚度矩阵；稳定性 中图分类号：O241.82 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn. 1006-1335.2014.02.001 AnalysisAnalysis ofof VibrationVibration andand StabilityStability ofof StructuresStructures UsingUsing Edge-basedEdge-based SmoothedSmoothed FiniteFinite ElementElement MethodMethod LI Wei 1, LI Zheng 1, CHAI Ying -bin 1, HAN Xu 2 ( 1. School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China ) AbstractAbstract : A novel numerical method, edge- based smoothed finite element method (ES- FEM), is used to analyze vibration and stability problems of beam and plate structures. In the ES-FEM, the system global stiffness matrix is computed using strain- smoothed method over the smoothing domains connected to the edges of the elements. As a result, the smoothing operation can reduce the over-stiffening behavior of the conventional finite element method. Numerical examples of beam and plate stru