非保守荷载超弹性大变形分析的复变量无单元Galerkin方法

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wukeda139
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
不同于其它数值计算方法在求解过程中需要划分网格,无网格法在求解力学问题时只需要定义节点,直接建立系统代数方程,在涉及网格畸变、网格移动等问题时具有灵活性、自适应性,是一种具有强大发展潜力的数值计算方法。无单元Galerkin方法是目前应用最广的无网格计算方法,本文将复变量移动最小二乘近似引入无单元Galerkin方法中,可以改进无单元Galerkin方法中计算量大的问题。相对于移动最小二乘近似,采用复变量移动最小二乘近似中基函数的维数降低,从而试函数中的系数项减少,问题域中需要的节点数也相应减少,计算效率提高。在实际工程结构和材料的大变形过程中,外荷载往往会随着受力面的变形而发生变化,此时荷载是依赖于变形状态的非保守力,数值处理相对复杂。相较于弹性材料的大变形分析,超弹性材料在受力作用下可以产生更大的变形,而且由于其近不可压性,在采用数值方法进行求解时易出现体积锁死和压力震荡现象,造成分析困难。综上所述,有必要研究非保守荷载下超弹性材料的大变形问题。使用有限元方法解决这类问题时易发生网格畸变,无网格法由于其自身的优越性,在处理这类问题上有很大的优势。本文将复变量无单元Galerkin方法应用于求解非保守荷载下弹性和超弹性大变形问题,采用罚函数法引入本质边界条件,推导了非保守荷载大变形问题的增量形式的完全Lagrange格式的Galerkin积分弱形式。采用混合变量法解决超弹性材料的不可压性带来的求解困难,采用复变量移动最小二乘法建立位移场的逼近函数,推导了相应的超弹性切线模量、应变位移转换矩阵和刚度矩阵,建立了无网格大变形分析的离散方程,采用Newton-Raphson法进行迭代求解。本文建立了非保守荷载作用下超弹性大变形分析的算法流程,编制了MATLAB计算程序,对经典悬臂梁算例、蜂窝结构以及纯弯梁算例等进行了计算分析。与无单元Galerkin方法得到的结果相比,采用复变量无单元Galerkin方法计算效率更高;采用复变量无单元Galerkin方法分析大转动问题时能得到非常大的变形而不会因产生网格畸变导致很大的误差;对三维超弹性材料进行模拟与分析,分析了超弹性材料在基本荷载作用下的应力应变关系;分析了采用复变量无单元Galerkin方法求解负泊松比结构的可行性,为研究负泊松比结构的物理特性和力学性能奠定了基础。本文探讨了采用复变量无单元Galerkin方法计算非保守荷载作用下弹性和超弹性材料大变形的可行性,通过将数值结果与解析解对比分析,验证了本文非保守荷载大变形问题的复变量无单元Galerkin方法的有效性。
其他文献
词是人类语言中最为基本的构成单位。人类不管习得、学习还是研究某种语言往往都从词汇开始,因而就语言研究而言,词汇方面的成果通常较为丰富。壮语是我国使用人口最多的少数
中国黄土因厚度大、地层饱满、分布广泛而闻名。它分布在全国各地,平面上由“中央黄土高原”向外展开,覆盖面积达到6.3×105平方公里。黄土丰富的地方存在着较多的地质问题,黄土滑坡是其中较为严重的一种,导致黄土滑坡灾害的诸多因素中,降雨、灌溉等增湿作用是导致黄土滑坡产生的重要因素。因此研究黄土边坡增湿变形的规律及增湿稳定性问题具有很重要的理论和实际意义。为了对黄土边坡的增湿稳定性有进一步的了解,本研究
二氧化硫(SO_2)是大气主要污染物之一,排放到空气中会对环境和人体健康造成严重影响,因此需严格控制SO_2排放量。传统脱硫技术通常存在再生能耗高的缺点,而近年来相变吸收二氧化碳(CO_2)成为研究热点,基本原理为均相吸收溶液吸收CO_2后形成为液固或液液两相,CO_2气体富相进行再生处理,CO_2贫相直接回收利用,该技术减少了再生处理量,具有降低解吸能耗的潜在应用前景。基于SO_2和CO_2结构
苯并硼唑类化合物是一类具有特殊理化性质的含硼化合物,广泛应用于有机合成,超分子化学,分子识别和药物化学等领域。近十年来,该类化合物在药物化学领域的应用得到了快速的发
收入分配与经济增长之间存在相互作用,收入分配过度失衡会抑制经济增长。发展中国家的收入分配失衡程度普遍随经济增长而加深,对经济增长的负面影响也越来越严重,收入分配问
随着经济社会的高速发展,能源匮乏和环境污染等问题日益凸显。人类亟需寻求到高效、可持续的清洁能源。太阳能作为此类能源的代表,多年来被科研工作者广泛研究。太阳能光热利
煎酒是客家黄酒酿造过程中必不可少的一道工艺,其对黄酒色泽的形成、风味物质以及生物活性的生成有很大影响。但目前国内外在黄酒煎酒工艺对其品质影响方面的研究鲜见报道。
经过亿万年的进化,自然生物已形成了集结构和功能为一身的表界面来适应外界多变的环境。道法自然,通过研究自然界生物表面的微观结构来探索表面结构与润湿特性的规律,为仿生表界面的构造提供仿生模版。效仿自然,选择具有特性的生物表界面为模板,在材料的合成和制备过程中通过调控表面的微纳结构,赋予材料以生物类似的仿生功能甚至超越自然的优异性能,这对于新材料的结构设计、性能开发和功能应用具有指导意义。荷叶“出污泥而
本文聚焦圆柱体反应器中制备铁基催化剂的介尺度行为,开展一类可计算建模与参数反演研究.该研究的目的是揭示介尺度行为的内在机理,建立一类可计算数学模型,即带源项的抛物型
《大英百科全书》词条承载了对人类知识最权威性、综合性的释义,为读者提供信息平台,方便人们查阅所需知识与事实。基于对前人的知识研究的批判性回顾和对《大英百科全书》国