《有限元》讲?/p>
1
2.6
四结点四边形单元
(The four-node quadrilateral element)
前面介绍了四结点的矩形单?/p>
其位移函?/p>
:
xy
y
x
U
4
3
2
1
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
xy
y
x
V
8
7
6
5
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
为双线性函数,应力,应变在单元内呈?/p>
性变化,比常应力三角形单元精度高。但它对
边界要求严格。本节介绍的四结点四边形等参
元,它不但具有较高的精度,而且其网格划分也不受边界的影响?/p>
对任意四边形单元(图见下面)若仍直接采用前面矩形单元的位移函数,在边界上它便
不再是线性的(因边界不与
x,y
轴一致),这样会使得相邻两单元在公共边界上的位移可能?/p>
出现不连续现象(非协调元),而使收敛性受到影响。可以验证,利用坐标变换就能解决?/p>
个问题,即可以通过坐标变换将整体坐标中的四边形(图
a
)变换成在局部坐标系中与四边?/p>
方向无关的边长为
2
的正方形?/p>
正方形四个结?/p>
i,j,m,p
按反时钟顺序对应四边形的四个结点
i j m p
?/p>
正方形的
1
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
1
?/p>
?/p>
二条边界,分别对应四边形?/p>
i
?/p>
j
边界?/p>
p,m
边界?/p>
ξ
=-1
?/p>
ξ
=+1
分别对应四边形的
i
?/p>
p
边界?/p>
j
?/p>
m
边界?/p>
如果用二组直线等分四边形的四个边界线段,使四边形绘成一个非正交网格,那么该?/p>
正交网格在正方形上对应着一个等距离的规则网格(见图
a, b
)?/p>
当然
,
局部坐标上?/p>
A
?/p>
与整体坐标的
A
点对应?/p>