3.1 平板受静力荷载
弹性方板边长为1000 mm,弹性模量E=2e5,泊松比。分别考在不同厚度t、不同约束条件下受集中力或均布载荷时的板中心处无量纲挠度,并于ANSYS的SHELL281单元的结果进行对比。D为板的抗弯刚度。
表1为四边简支时中心受100N集中力的挠度结果。其中罚方法指用罚函数引入法线长度不变约束消除总刚奇异性的方法。无论人工刚度法或者罚方法得到的结果均与SHELL281的计算结果吻合良好,也与解析解符合。因此,后续的实验将只给出基于罚方法的数值计算结果。
进一步考察板在固支边界角和点支撑的情况,载荷为合力大小为的均布力或集中力。计算结果见于表2、表3。数据表明,本单元通过同时控制单元顶面与底面的位移,能在不引入转角位移的情况下,较好的模拟固定边界的零转角条件。此外,单元的结果仍与SHELL281的计算结果相吻合。