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Application of the quadrilateral area coordinate method:a new element for laminated composite plate bending problems

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Acta Mechanica Sinica 2007年第5期23卷 561-575页

作者： song cen Xiangrong Fu Yuqiu Long Hongguang Li Zhenhan Yao Department of Engineering Mechanics School of Aerospace Tsinghua University Beijing 100084 China College of Water Conservancy and Civil Engineering China Agriculture University Beijing 100083 China Department of Civil Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Failure Mechanics Laboratory Tsinghua University Beijing 100084 China

Recently, some new quadrilateral finite elements were successfully developed by the Quadrilateral Area Coordinate （QAC） method. Compared with those traditional models using isoparametric coordinates, these new models are less sensitive to mesh distortion. In this paper, a new displacement-based, 4-node 20-DOF （5-DOF per node） quadrilateral bending element based on the first-order shear deformation theory for analysis of arbitrary laminated composite plates is presented. Its bending part is based on the element AC-MQ4, a recent-developed high-performance Mindlin-Reissner plate element formulated by QAC method and the generalized conforming condition method; and its in-plane displacement fields are interpolated by bilinear shape functions in isoparametric coordinates. Furthermore, the hybrid post-rocessing procedure, which was firstly proposed by the authors, is employed again to improve the stress solutions, especially for the transverse shear stresses. The resulting element, denoted as AC-MQ4-LC, exhibits excellent performance in all linear static and dynamic numerical examples. It demonstrates again that the QAC method, the generalized conforming condition method, and the hybrid post-processing procedure are efficient tools for developing simple, effective and reliable finite element models.

关键词： Quadrilateral Area Coordinate (QAC) Finite element Laminated composite plate First-order shear deformation theory (FSDT) Hybrid post-processing procedure

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Shape-free finite element method:The plane hybrid stress-function (HS-F) element method for anisotropic materials

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2011年第4期54卷 653-665页

作者： cen song FU XiangRong ZHOU GuoHua ZHOU MingJue LI ChenFeng Department of Engineering Mechanics School of Aerospace Tsinghua University Beijing 100084 China College of Water Conservancy & Civil Engineering China Agricultural University Beijing 100083 China Civil & Computational Engineering centre School of Engineering Swansea University Swansea SA2 8PP UK Key laboratory of Applied Mechanics School of Aerospace Tsinghua University Beijing 100084 China

The sensitivity problem to mesh distortion and the low accuracy problem of the stress solutions are two inherent difficulties in the finite element *** applying the fundamental analytical solutions (in global Cartesian coordinates) to the Airy stress function of the anisotropic materials,8-and 12-node plane quadrilateral hybrid stress-function (HS-F) elements are successfully developed based on the principle of the minimum complementary *** results show that the present new elements exhibit much better and more robust performance in both displacement and stress solutions than those obtained from other *** can still perform very well even when the element shapes degenerate into a triangle and a concave *** is also demonstrated that the proposed construction procedure is an effective way for developing shape-free finite element models which can completely overcome the sensitivity problem to mesh distortion and can produce highly accurate stress solutions.

关键词： finite element hybrid stress-function (HS-F) element shape-free stress function the principle of minimum complementary energy fundamental analytical solutions anisotropic materials

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A hybrid-stress element based on Hamilton principle

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Acta Mechanica Sinica 2010年第4期26卷 625-634页

作者： song cen Tao Zhang Chen-Feng Li Xiang-Rong Fu Yu-Qiu Long Department of Engineering Mechanics School of Aerospace Tsinghua University Beijing 100084 China Civil and Computational Engineering centre School of Engineering Swansea University Swansea SA2 8PP UK College of Water Conservancy and Civil Engineering China Agriculture University Beijing 100083 China Department of Civil Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

A novel hybrid-stress finite element method is proposed for constructing simple 4-node quadrilateral plane elements, and the new element is denoted as HH4-3fl here. Firstly, the theoretical basis of the traditional hybrid-stress elements, i.e., the Hellinger-Reissner variational principle, is replaced by the Hamilton variational principle, in which the number of the stress variables is reduced from 3 to 2. Secondly, three stress parameters and corresponding trial functions are introduced into the system equations. Thirdly, the displacement fields of the conventional bilinear isoparametric element are employed in the new models. Finally, from the stationary condition, the stress parameters can be expressed in terms of the displacement parameters, and thus the new element stiffness matrices can be obtained. Since the required number of stress variables in the Hamilton variational principle is less than that in the Hellinger-Reissner variational principle, and no additional incompatible displacement modes are considered, the new hybrid-stress element is simpler than the traditional ones. Furthermore, in order to improve the accuracy of the stress solutions, two enhanced post-processing schemes are also proposed for element HH4-3β. Numerical examples show that the proposed model exhibits great improvements in both displacement and stress solutions, implying that the proposed technique is an effective way for developing simple finite element models with high performance.

关键词： Finite element Hamilton variational principle Hybrid-stress element Post-processing schemes

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采用面积坐标的抗畸变四边形曲边膜元

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清华大学学报（自然科学版） 2007年第2期47卷 248-255,259页

作者：陈晓明岑松宋德坡清华大学航天航空学院破坏力学教育部重点实验室北京100084

目前普遍采用的传统等参元族对网格的曲边、直边畸变均十分敏感。该文在已有的采用四边形面积坐标四边形4结点膜元基础上,构造了4个新型四边形广义协调曲边膜元5结点元ACG-Q5、6结点元ACG-Q6、7结点元ACG-Q7和8结点元ACG-Q8,形成一个完... 详细信息

目前普遍采用的传统等参元族对网格的曲边、直边畸变均十分敏感。该文在已有的采用四边形面积坐标四边形4结点膜元基础上,构造了4个新型四边形广义协调曲边膜元5结点元ACG-Q5、6结点元ACG-Q6、7结点元ACG-Q7和8结点元ACG-Q8,形成一个完整的采用面积坐标的膜元系列。这4个单元列式简单、便于应用,且位移场实现了直角坐标的二次完备,单元精度高,对网格曲边和直边畸变都不敏感。算例表明这4个单元可以有效克服MacNeal梁、薄曲梁等传统等参元无法克服的多种闭锁现象。此外,通过这4个单元的建立还提供了一种将4结点单元推广到更多结点单元的一种通用方法。

关键词：有限元四边形面积坐标曲边膜元网格畸变

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基于四边形面积坐标的平面单元解析试函数法

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清华大学学报（自然科学版） 2008年第2期48卷 289-293页

作者：陈晓明岑松清华大学航天航空学院北京100084

在四边形面积坐标QAC-II的基础上,建立了弹性力学平面问题的面积坐标解析试函数方法。该方法使面积坐标理论和解析试函数法这2个并行发展的有限元方法的研究工具得以有机结合,克服了直角坐标解析试函数法整体坐标系带来的单元方向性问... 详细信息

在四边形面积坐标QAC-II的基础上,建立了弹性力学平面问题的面积坐标解析试函数方法。该方法使面积坐标理论和解析试函数法这2个并行发展的有限元方法的研究工具得以有机结合,克服了直角坐标解析试函数法整体坐标系带来的单元方向性问题。在此基础上构造了具有显式刚度阵的平面四节点单元AATF4和五节点单元AATF5,这2个单元分别包含8项和10项试探函数,不需要增加内参位移场即可以精确模拟纯弯场,并克服了MacNeal梁的梯形闭锁问题。这2个单元的综合性能表明,面积坐标解析试函数是一个构造单元的有效工具。

关键词：面积坐标解析试函数平面单元网格畸变

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Hybrid Post-Processing Procedure for Displacement-Based Plane Elements

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Journal of Applied Mathematics and Physics 2013年第6期1卷 15-19页

作者： Xiaoming Chen song cen Jianyun Sun Yungui Li China State Construction Technical center Beijing China Department of Engineering Mechanics School of Aerospace Tsinghua University Beijing China

In the analysis of high-rise building, traditional displacement-based plane elements are often used to get the in-plane internal forces of the shear walls by stress integration. Limited by the singular problem produced by wall holes and the loss of precision induced by using differential method to derive strains, the displacement-based elements cannot always present accuracy enough for design. In this paper, the hybrid post-processing procedure based on the Hellinger-Reissner variational principle is used for improving the stress precision of two quadrilateral plane elements. In order to find the best stress field, three different forms are assumed for the displacement-based plane elements and with drilling DOF. Numerical results show that by using the proposed method, the accuracy of stress solutions of these two displacement-based plane elements can be improved.

关键词： Finite Element Displacement-Based Plane Element Hybrid Post-Processing Procedure

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从音色合成的方式看电子音乐与中国音乐传统的联系

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黄钟（武汉音乐学院学报） 2007年第4期 42-47页

作者：冷岑松武汉音乐学院作曲系

从电子音乐诞生的那天起,它所特有的发声媒体及声音合成方式,就决定了它必然要走一条与传统"声学音乐"不同的发展道路。相对于重视音高关系的传统声学音乐,以声音合成为其主要生命力的电子音乐,必然选择以音色关系作为音乐表现的主要手... 详细信息

从电子音乐诞生的那天起,它所特有的发声媒体及声音合成方式,就决定了它必然要走一条与传统"声学音乐"不同的发展道路。相对于重视音高关系的传统声学音乐,以声音合成为其主要生命力的电子音乐,必然选择以音色关系作为音乐表现的主要手段。而这种对音色的重视,却是东方音乐观念的自然流露。看起来相距甚远电子音乐与东方古老文化,但是,在其音乐里,它也有着许多东方音乐的特点。文章试图以电子音乐为研究对象,从音色的角度,观察电子音乐与中国音乐传统的某些联系。

关键词：电子音乐中国音乐传统音色合成

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基于第二类四边形面积坐标的弹性力学纯弯解及MacNeal局限定理的破解

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计算力学学报 2016年第4期33卷 462-468页

作者：岑松周培蕾清华大学航天航空学院工程力学系北京100084

为了提高有限元的性能,弹性力学的解析解(齐次方程的通解)常常可用作有限元的试探函数。然而单元自由度数与完备的直角坐标解析解个数并不匹配,不完备的试函数会导致单元有方向依赖性。利用新型局部自然坐标——第二类四边形面积坐标QAC... 详细信息

为了提高有限元的性能,弹性力学的解析解(齐次方程的通解)常常可用作有限元的试探函数。然而单元自由度数与完备的直角坐标解析解个数并不匹配,不完备的试函数会导致单元有方向依赖性。利用新型局部自然坐标——第二类四边形面积坐标QACM-II(S,T),给出了平面问题对应任意方向纯弯曲状态的应力函数解析解,即S3和T3的线性组合,并推导出了这两组应力函数对应的应力、应变和位移解析解。之后,利用QACM-II表示的解析解构造了非对称的平面4节点8自由度单元USQ4,该单元可以同时通过常应力/应变分片检验和纯弯测试,从而破解了MacNeal局限定理对平面低阶单元的限制。

关键词：解析解第二类四边形面积坐标(QACM-II) 纯弯状态非对称单元 MacNeal定理

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基于上市公司信息环境的机构投资者实地调研行为研究——来自深市主板市场的经验证据

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江西财经大学学报 2017年第4期 45-55页

作者：宋玉陈岑南京理工大学经济管理学院江苏南京210094

实地调研是机构投资者、证券分析师等亲自前往上市公司所在地,与其管理人员和其他工作人员进行面对面交流,参观公司产品线、了解公司发展战略等一系列实地调查研究行为。文章基于手工搜集的2012-2013年深市主板上市公司投资者调研信息,... 详细信息

实地调研是机构投资者、证券分析师等亲自前往上市公司所在地,与其管理人员和其他工作人员进行面对面交流,参观公司产品线、了解公司发展战略等一系列实地调查研究行为。文章基于手工搜集的2012-2013年深市主板上市公司投资者调研信息,以信息不对称程度衡量上市公司的信息环境,考察了机构投资者实地调研信息的披露形式、行业分布、频率和时间分布等特征以及信息不对称指标对机构投资者实地调研的影响。研究结果表明,上市公司内外部信息环境均会影响机构投资者的实地调研行为。上市公司信息披露质量越高、前期有机构投资者跟随时,机构投资者对上市公司进行实地调研的概率越大、调研的次数越多;公司不确定性仅对机构投资者实地调研的概率产生显著的正向影响。

关键词：机构投资者实地调研信息环境特征分析

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位移型板单元内力解的杂交化后处理

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工程力学 2001年第3期18卷 21-27页

作者：岑松龙驭球姚振汉清华大学工程力学系北京100084 清华大学土木系北京100084

本文针对如何提高位移型板弯曲单元内力解的问题进行了一些探讨，在总结位移型和杂交型有限元的特点基础之上，提出了利用杂交元原理对位移型单元内力解进行重算的后处理方案：首先由位移型板元求出单元结点位移；其次假设满足平衡方程... 详细信息

本文针对如何提高位移型板弯曲单元内力解的问题进行了一些探讨，在总结位移型和杂交型有限元的特点基础之上，提出了利用杂交元原理对位移型单元内力解进行重算的后处理方案：首先由位移型板元求出单元结点位移；其次假设满足平衡方程的单元内力场，并利用杂交能量泛函原理确定其与单元位移之间的联系，进而求出单元内力解。数值算例表明，本文所提出的方法可以明显改善多种板弯曲单元内力解的性态，使单元在获得较精确的位移解的同时，又可获得较好的内力解，而且又不使单元列式过于复杂。本文为改善位移型有限元的内力和应力解提供了一条可行的新途径。

关键词：有限元位移型板单元杂交元杂交化后处理

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