本文應用有限元素法,選用不同元素座標及座標數,並改變橫向位移與剪力變形形狀 函數多項式之次數,推導出六個提摩興科樑元素,分別命名為TB7、TB8A、T A8B、TB8C、TB10A、與TB10B元素。上述各元素中,TB7元素能 滿足位移與剪力邊界條件,TB8A元素能滿足位移及彎矩邊界條件,而TB8B、 TB8C、TB10A及TB10B元素則能滿足能所有位移與力(剪力、彎矩)邊 界條件。文中為評估各元素之收斂性與精確性,選取前人發表之TWW、TIM7與 TA元素作為比較之參考。並選用簡支樑、懸臂樑、三跨連續樑、單層單跨剛架等四 種結構物,以不同細長比(L/R)進行靜態與動態分析比較方分析結果顯示,剪力 變形效交應隨桿件細長比之減小而遞小而遞增;各元素中,TB7與TIM7元素, TB8B與TA元素分析結果相同。於動態分析中,各元素頻率收斂的情形,並非絕 對為單調收斂;各元素收斂性之比較,TB8C元素優於TA、TB8B元素,而T B10B元素優於TB10A元素,顯示提高橫向位移形狀函數多項式之次數,可改 良元素之收斂性,提高精確度。一般而言,在短粗樑頻率分析時,元素座標數較低之 TIM7、TB7與TWW元素均有收斂緩慢之缺點;而座標數為8個及10個之各 元素中,收斂情形最不理想者為TB8A元素,而以TB10B元素之收斂性最佳, 且適用於不同細長比,乃本文所推導之元素中最具實用價值者。
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