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动力弹塑性分析的无网格自然单元法*_无网格法

时间:2011-06-25  作者:秩名
  4 数值算例

为了验证以上提出的数值方法的有效性,本文对一些典型算例进行了动力弹塑性分析的计算和比较. 如果不作特别说明,积分时取Delaunay三角形内的3个高斯点. 为方便起见,本文算例所有参数采用无量纲形式.

算例1:受突加载荷的悬臂梁

一个长,高度的悬壁梁,端部受到剪切荷载的作用,如图2所示.材料为理想弹塑性,并服从von Mises屈服

准则. 材料的弹性模量,泊松比,屈服应力,质量密度.

计算分析中采用如图3所示的两种结点布置方案,且时间步长取为. 为了检验方法的有效性,本文使用Owatsiriwong和Park[4]的边界元法计算结果及有限元软件ABAQUS的计算结果进行对比.图4给出了悬臂梁右端中点A的竖向位移随时间的变化曲线,从图上可以看出本文采用规则结点和不规则结点的计算结果与边界元法的计算结果以及ABAQUS的计算结果都吻合很好,从而表明了本文方法的有效性,同时也表明了本文计算结果对结点的不规则分布不敏感.

算例2:受瞬态载荷的带孔方板

如图5所示,长为36,宽为20的矩形板,中央有一直径为10的圆形孔洞,在平面应力情况下两侧作用瞬态载荷,其中的表达式为

材料采用双线性各向同性强化本构关系,并服从von Mises屈服准则. 材料参数为:弹性模量,泊松比,初始屈服应力无网格法,切线模量,质量密度.由于对称性,取结构的四分之一作为计算模型,其结点布置方案如图6所示,共589个结点. 采用时间步长计算得到了点A处的竖向位移随时间的变化曲线,如图7所示. 为了进行对比,图7中还给出了有限元软件ABAQUS的计算结果. 从图7可以看出,本文的计算结果与ABAQUS的计算结果吻合很好,从而进一步验证了本文方法的有效性.

5 结论

自然单元法作为一种无网格数值方法,不需要对求解域进行网格划分,前处理简单.从形函数和近似函数的构造过程来看,自然单元法更像是介于有限元法与无网格法之间的一种数值方法,兼具无网格的特性和有限元的优点.本文建立了进行结构弹塑性动力响应分析的无网格自然单元法,弹塑性动力学积分弱形式的推导采用加权残数法,空间离散采用无网格自然单元法,时间离散采用预校正形式的Newmark方法. 数值算例表明,本文提出的方法能够有效用于结构的弹塑性动力响应分析问题的求解.


参考文献
[1]杨桂通.弹塑性动力学基础[M]. 北京:科学出版社, 2008.(Yang Guitong. The basis of elastoplastic dynamics[M]. Beijing: Science Press,2008 (in Chinese).)
[2]Zienkiewicz O C,Taylor R L. The Finite Element Method [M]. 5th ed. Singapore: Elsevier Pte Itd,2005.
[3]Hatzigeorgiou GD, Beskos D E. Dynamic elastoplastic analysis of 3-D structures by thedomain/boundary element method [J]. Computers & Structures, 2002, 80:339~347.
[4]Owatsiriwong A,Park K H. A BEM formulation for transient dynamic elastoplastic analysis viaparticular integrals [J]. International Journal of Solids and Structures, 2008,45: 2561~2582.
[5]张雄,刘岩,马上.无网格法的理论及其应用[J]. 力学进展, 2009, 39(1): 1~36. (Zhang Xiong, Liu Yan, Ma Shang. Meshfreemethods and their applications [J]. Advances in Mechanics, 2009, 39(1): 1~36(in Chinese).)
[6]Belytschko T, LuY Y, Gu L. Element-free Galerkin method [J]. International Journal for NumericalMethods in Engineering, 1994, 37: 229~256.
[7]王东东,李凌,张灿辉.稳定节点积分伽辽金无网格法的应力计算方法研究[J]. 固体力学学报, 2009,30(6): 586~591. (Wang Dongdong, Li Ling, Zhang Canhui. On stress evaluation inGalerkin meshfree methods with stabilized conforming nodal integration [J].Chinese Journal of Solid Mechanics, 2009, 30(6): 586~591(in Chinese).)
[8]Atluri S N, ZhuT L. A new meshless local Petrov-Galerkin(MLPG) approach in computationalmechanics [J]. Computational Mechanics, 1998, 22(2): 117~127.
[9]程玉民,陈美娟.弹性力学的一种边界无单元法[J]. 力学学报, 2003,35(2): 181~186. (Cheng Yumin, Chen Meijun. A boundary element-free method forlinear elasticity [J]. Acta Mechanica Sinica, 2003, 35(2): 181~186 (in Chinese).)
[10]程玉民,彭妙娟.弹性动力学的边界无单元法[J]. 中国科学, 2005,35(4): 435~448. (Cheng Yumin, Peng Miaojuan. Boundary element-free method forelastodynamics [J]. Science in China, 2005, 35(4):435~448 (in Chinese).)
[11]Zhang J M, Yao Z H, Masatakz Tanaka. The meshless regular hybrid boundary node method for 2D linearelasticity [J]. Engineering Analysis with Boundary Elements, 2003, 27: 259~262.
[12]苗雨,王元汉.弹性动力学的双互易杂交边界点法[J]. 力学学报, 2009,41(1): 122~128. (Miao Yu, Wang Yuanhan. Dual reciprocity hybrid boundary nodemethod for elastodynamics [J]. Acta Mechanica Sinica, 2009, 41(1): 122~128 (inChinese).)
[13]李树忱,李术才,朱维申.弹性动力学的无网格流形方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2006,25(1): 141~145 (Li Shuchen, Li Shucai, Zhu Weishen. Study on meshless manifoldmethod in elastodynamics [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2006, 25(1): 141~145 (in Chinese).)
[14]Braun J,Sambridge M. A numerical method for solving partial differential equations onhighly irregular evolving grids [J]. Nature, 1995, 376: 655~660.
[15]Sukumar N,Moran B, Belytschko T. The natural elements method in solid mechanics [J]. InternationalJournal for Numerical Methods in Engineering, 1998, 43: 839~887.
[16]Calvo B, Martinez MA, Doblare M. On solving large strain hyperelastic problems with the naturalelement method [J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering,2005, 62: 159~185.
[17]Bueche D,Sukumar N, Moran B. Dispersive properties of the natural element method [J]. ComputationalMechanics, 2000, 25: 207~219.
[18]江涛,章青.中厚板弯曲问题的自然单元法[J]. 固体力学学报, 2009,30(4): 424~431. (Jiang Tao, Zhang Qing. Natural element method for the bendingproblem of moderately thick plate [J]. Chinese Journal of Solid Mechanics, 2009,30(4): 424~431 (in Chinese).)
[19]朱合华,杨宝红,蔡永昌,徐斌.无网格自然单元法在弹塑性分析中的应用[J]. 岩土力学, 2004,25(4): 671~674. (Zhu Hehua, Yang Baohong, Cai Yongchang, Xu Bin. Application ofmeshless natural element method to elastoplastic analysis [J].Rock and Soil Mechanics, 2004, 25(4): 671~674 (inChinese).)
[20]张英新,王建华,高绍武.二维弹塑性自然单元法算法实现[J]. 上海交通大学学报, 2005,39(5): 727~730. (Zhang Yingxin, Wang Jianhua, Gao shaowu. The computationalmethods of natural element method in two-dimensional elasto-plastic analysis[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2005, 39(5): 727~730 (inChinese).)
[21]江涛,章青.线性强化材料弹塑性分析的自然单元法[J]. 力学季刊, 2010,31(2): 288~296. (Jiang Tao, Zhang Qing. Natural element method for elasto-plasticanalysis of linear strain hardening material [J]. ChineseQuarterly of Mechanics, 2010, 31(2): 288~296 (in Chinese).)
[22]王兆清,冯伟.自然单元法研究进展[J]. 力学进展, 2004,34(4): 437~445. (Wang Zhaoqing, Feng Wei. Advances in natural element method [J]. Advances in Mechanics, 2004, 34(4): 437~445 (in Chinese).)
[23]Liu Y H, ChenS S, Li J, Cen Z Z. A meshless local natural neighbour interpolation methodapplied to structural dynamic analysis [J]. Computer Modeling in Engineering& Sciences, 2008, 31(3): 145~156.
[24]Owen D J R, HintonE. Finite Element in Plasticity: Theory and Practice [M]. Swansea, Pineridge Press, UK, 1980.
 

 

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