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研究生: 楊孟軒
Meng-Xuan Yang
論文名稱: 一維及二維應變有限元素法之推導
The Derivation of the Strain Finite Element method used for Two Dimensional and One Dimensional Problems
指導教授: 潘誠平
Chan-Ping Pan
口試委員: 施俊揚
Jun-Yang Shi
林昌佑
Chang-Yu Lin
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: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 132
中文關鍵詞: 假設應變場應變有限元素法諧和應力場諧和應變場
外文關鍵詞: assumed strain field, strain finite element method, compatible strain field, compatible stress field
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  •   與傳統有限元素法不同,本研究假設諧和的應變場進行計算,目的是為了解決傳統有限元素法求解出來的應力場及應變場會有精度不佳及不諧和的問題,而位移場由假設諧和的應變場透過積分求得,與微分會使形狀函數降低一個項次而導致精度不佳不同,積分會使形狀函數提高一個項次而有增加精度的效果,且因為是假設諧和的應變場進行計算,因此解到的應變場及應力場都會是諧和的。
      應變有限元素法在一維梁問題中得到的分析結果都很滿意,且收斂快,但在二維平面應力問題中會有因為劃分元素方式不同而導致答案不滿意的現象,只有僅沿著特定方向劃分元素才會有較好的答案。


      Different from the traditional finite element method, this study assumes that the harmonic strain field is calculated to solve the problem that the stress and strain fields solved by the traditional finite element method will have poor accuracy and incompatible. And the displacement field is obtained by integration.

      Unlike differentiation, integral will increase accuracy, and because it is assumed that the compatible strain field is carried out calculation, so the strain field and stress field solved will be compatible.

      The analysis results obtained by the strain finite element method in the one-dimensional beam problem are very satisfactory and converge quickly. However, in the two-dimensional plane stress problem, the answer is not satisfactory due to the different element division methods. Only dividing elements in specific directions will have a better answer.

    摘要 I 誌謝 II 目錄 III 圖目錄 V 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 1 1.3研究方法 2 第二章 文獻回顧 3 2.1有限元素法之簡介 3 2.2有限元素法的缺點 4 2.3 等應變三角形元素CST(constant strain triangle) 4 第三章 一維梁元素 10 3.1前言 10 3.2符號系統與座標象限 10 3.3元素編號 11 3.4建立元素曲率場 12 3.5建立元素轉角位移場 12 3.6條件式 14 3.6.1利用轉角與位移諧和條件及部分邊界條件處理積分常數 14 3.6.2剩餘條件 15 3.7建立節點位移與基本未知數之關係 16 3.8建立元素力與曲率之關係 16 3.9實例計算 19 第四章 二維平面系統 46 4.1前言 46 4.2元素編號 46 4.3建立元素應變場及元素位移場 47 4.4共同邊之位移諧和條件 53 4.5建立其他條件式 57 4.6建立力與應變之關係 59 4.8實例計算 65 第五章 結論與建議 120 5.1結論 120 5.2建議 121 參考文獻 122

    【1】 王承緯,「應變有限元素法理論推導與驗證」,國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文,潘誠平指導,2018。
    【2】 陳建銘,「假設應變場的結構分析」,國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文,潘誠平指導,2018。
    【3】 Cook, R. D. Concepts and Applications of Finite Element Analysis, John Wiley & Sons, 2007.
    【4】 Bo-nan Jiang and Jie Wu. The least-squares finite element method in elasticity. Part I: Plane stress or strain with drilling degrees of freedom.
    【5】 Bo-nan Jiang. The least-squares finite element method in elasticity. Part II: Bending of thin plates.
    【6】 LIU, Gui-Rong; TRUNG, Nguyen Thoi. Smoothed finite element methods. CRC press, 2016.
    【7】 Martin H. Sadd. Elasticity: Theory and Applications.
    【8】 James M. Gere and Stephen P. Timoshenko. Mechanics of Materials, 2002.
    【9】 謝元裕,「通用結構學」,2006。

    無法下載圖示 全文公開日期 2025/07/13 (校內網路)
    全文公開日期 2025/07/13 (校外網路)
    全文公開日期 2025/07/13 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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