本文利用有限元素法,分別就不同提摩興科樑元素(Timoshenko Beam Elements)作 一比較,並評估各元素之收斂性、精確性。本文所考慮之提摩興科樑元素有:(1) ST元素(Simple Timoshenko Element )(2)TWW 元素(Thomas/wilson/Wilson Element )(3)TIM 元素(Nickel/Secor Element )(4)CTD 元素(Carnegie /Thomas/Dokument)(5)TA元素(Thomas/Abbas /Element )。 應用上列元素進行樑與剛架結構靜、動態分析,分析結果顯示,當桿件細長比大者或 結構邊界約束條件較多時,剪刀變形效應較為顯著,不容忽略。提摩興科樑元素中以 ST元素進行靜態分析可得精確解。於動態分析中,剪力變形效應較斷面轉動( Rota- tory inertiaz )效應為重要。結構分析時,若基於同樣多的系統自由度比較各元素 ,結果顯示TA元素收斂性最性,ST元素收斂性最差;若基於取同樣多元素個數作比較 ,結果顯示CTD 元素收斂性最佳,ST元素收斂性最差。上述元素中ST元素若略去剪力 變形效應與斷面轉動效應則可減化成歐勒樑元素。 Cheng ,F.Y.”Vibration of Timoshenko Beams and Frameworks”,Journal of the Structural Division ASCE,Vol .96,pp.551-571.(1970) Nickel,R.E.and Secor ,G.A.”Congergence of Consistently Derived Tim- oshenko Beam Finite Elemants”,International Journal for Numerical Metho- ds in Engineering,Vol .5,pp.243253.(1972) Thomas,D.L.,Wilson,J.M.and Wilson,R.R.”Timoshenko Beam Finite Element ”,Jounral of Sound and Vibration Vol.31,No.3,pp.315- 330.(1973) Carnegie,W.,Thomas,J.and Dokumaci,E.”An Improved Method of Matrix Displacemant Analysis in Vibration Problems”,The Aeronautical Quarterly Vol.20,pp.321-332.(1969) Thomas,J.and Abbas,B.A.H.”Finite Element Model for Dynamic Analysi s of Timoshenko Beam”,Journal of Sound and Vibration Vol.41,No.3, pp.291-299.(1975)
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