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无单元伽辽金法(EFGM)是最近几年发展起来的一种数值计算方法。其力学理论基础与有限元法相似,但不同的是:EFGM是基于节点的,完全或部分地消除了网格。采用移动最小二乘法构造形函数,用拉格拉日乘子法或罚函数法引入基本边界条件,由能量泛函的弱变分形式得到控制方程,从而得到偏微分方程的数值解。该方法由于没有网格的束缚,在求解结构大变形、裂纹扩展、碰撞和金属加型等领域具有广阔的应用前景。
本文主要进行了以下四个方面的研究:
(1)将面向对象程序设计技术引入无单元伽辽金法中,完整地设计了通用性较强的类,开发了弹性、弹一粘塑性分析程序。
(2)基于Visual C++开发了无单元伽辽金法分析平台,该平台可以在交互式图形界面下完成无单元伽辽金法分析的全过程,包括前处理、求解、后处理等。同时还提出了一种完全基于节点的云图生成技术,用该方法生成的云图与ANSYS生成的云图相吻合。
(3)进一步讨论了如何用无单元伽辽金法处理点位移、集中力的问题,首次将弹性支座引入无单元伽辽金法中,并编制了相应的计算程序。将两个算例的计算结果与ANSYS的计算结果进行比较,发现两种方法得到的位移和主要应力吻合,次要应力也很接近。
(4)将无单元伽辽金法推广到求解弹一粘塑性问题,编写了相应的程序,并将其应用于具体问题的求解。本文计算结果与有限元法计算结果的对比表明,无单元伽辽金法弹一粘塑性程序求解弹塑性问题时,稳定性好、收敛速度快。