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研究生: 張智舜
Zhi-Shun Zhang
論文名稱: 連續應變之平滑有限元素法
Smoothed Finite Element Method with Continuous Strain
指導教授: 潘誠平
Chan-Ping Pan
口試委員: 潘誠平
Chan-Ping Pan
郭世榮
Shyh-Rong Kuo
施俊揚
Jun-Yang Shi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 應變連續平滑有限元素法線性位移場應力連續
外文關鍵詞: continuous strain, smoothed finite element method, linear displacement field, continuous stress
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  • 本篇論文屬於平滑有限元素法之一分支,並且在建立節點應變時利用節點周圍相鄰元素應變場以面積加權平均的方式求解,再將節點應變以內差函數建立一個不管元素內或是跨元素皆為連續之應變場,然後利用最小總勢能原理求解所有節點位移未知數,具體來說就是重新修正節點應變以確保整個結構系統的應變場、應力場在跨元素之間仍能保持其連續性。
    首先,先推導二維連續應變之平滑有限元素法的計算流程,並且將此計算流程套用至程式語言中運算,再以色彩圖的方式呈現,接著利用程式模擬懸臂梁和平面板開孔問題,最後透過增加網格劃分的方式探討連續應變之平滑有限元素法的收斂性。


    This paper belongs to one branch of the smooth finite element method. The nodal strain is solved by using the area-weighted average of the neighboring elements around the node, and then the nodal strain is established as an internal difference function in order to create a continuous strain field within or across the elements. Afterwards, using the principle of minimum total potential energy to solve the nodal displacements.Specifically, it is to re-correct the node strain to ensure that the strain field and stress field of the whole structural system can still maintain its continuity between the elements.
    First, derive the calculation process of smooth finite element with two-dimensional continuous strain, and apply this calculation process to the programming language, then presented as a color map. Afterwards, we use the program to simulate the cantilever beam and a plate with circular hole problem.Finally, we increase the meshing to investigate the convergence and trend of the smooth finite element method with continuous strain.

    目錄 摘要 ABSTRACT 誌謝 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 緒論 1.1 研究背景 1.2 研究動機與目的 1.3 研究方法與架構 第二章 文獻回顧 2.1 等應變三角形元素(CST) 2.2 應變有限元素法(Ε-FEM) 2.3 基於節點的平滑有限元素法(NS-FEM) 第三章 二維連續應變之平滑有限元素法 3.1 二維平面元素求解 3.1.1 建立元素應變場與節點位移關係 3.1.2 平滑化節點應變 3.1.3 建立修正後應變場 3.1.4 建立整體勁度矩陣 3.1.5 最小總勢能原理 3.2 程式架構與計算流程 3.2.1 輸入程式資料 3.2.2 程式運算 3.2.3 輸出程式資料 3.2.4 資料繪圖 第四章 例題演算與分析 4.1 模擬懸臂梁問題 4.2 懸臂梁收斂性分析與成果評估 4.3 模擬平面板開孔問題 4.4 平面板開孔收斂性分析與成果評估 4.5 探討與基於節點平滑有限元素法之差異 第五章 結論與建議 5.1 結論 5.2 建議 參考文獻

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