检索结果-内蒙古大学图书馆

复合材料学报 2015年第4期32卷 1107-1117页

作者：杨东生张盛张洪武大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

以高效模拟功能梯度材料(FGM)微观非均质性对整体热力学性能的影响为研究目的,通过随机形态描述函数(RMDF)法和体积分数的指数分布建立FGM二维微结构,在此基础上,发展了FGM热应力分析的耦合扩展多尺度有限元方法(CEMsFEM)。该方法基于... 详细信息

以高效模拟功能梯度材料(FGM)微观非均质性对整体热力学性能的影响为研究目的,通过随机形态描述函数(RMDF)法和体积分数的指数分布建立FGM二维微结构,在此基础上,发展了FGM热应力分析的耦合扩展多尺度有限元方法(CEMsFEM)。该方法基于扩展多尺度有限元方法(EMsFEM)的基本思想,对温度场和位移场构造数值基函数,以把微观非均质材料性质带到宏观响应中。同时为了考虑泊松效应导致的不同方向间的耦合作用,在位移场数值基函数中增加了耦合附加项。通过数值基函数建立宏微观单元信息的映射关系,在宏观尺度求解有效方程,节约计算量。为了更好地考虑微观载荷的影响,把结构的真实响应分解为宏观响应和微观扰动,进一步推导出修正的宏观载荷向量。通过不同体积分数分布的FGM在不同载荷工况下的热应力分析算例验证了本文中方法的正确性和有效性,最后讨论了微结构的尺寸效应对结构热力学响应的影响。

关键词：功能梯度材料随机形态描述函数法数值基函数热应力分析多尺度方法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

多节点扩展多尺度有限元法

引用

固体力学学报 2013年第S1期34卷 1-7页

作者：刘辉张洪武大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

基于扩展多尺度有限元法的基本思想,论文介绍了一种多节点扩展多尺度有限元法.为了可以模拟更加复杂的变形,提出了一种多节点宏观单元.随后,还介绍了一种新的方法来构造该宏观单元的数值基函数.该基函数可以有效反映出宏观单元内部的微... 详细信息

基于扩展多尺度有限元法的基本思想,论文介绍了一种多节点扩展多尺度有限元法.为了可以模拟更加复杂的变形,提出了一种多节点宏观单元.随后,还介绍了一种新的方法来构造该宏观单元的数值基函数.该基函数可以有效反映出宏观单元内部的微观特性,可以将这些微观特性映射到宏观尺度上来.此外,对计算该宏观单元的等效刚度矩阵和等效外力向量的方法也进行了简要的介绍,然后就可以在宏观尺度上求解原问题,这大大地降低了计算量.最后用几个具有代表性的数值算例验证了方法的有效性.通过与传统有限元方法比较发现本文提出的方法可以得到足够精确的计算结果,而仅仅花费很小的计算资源.

关键词：多尺度计算非均质材料数值基函数降尺度计算

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

非均质材料动力及非线性分析的多尺度有限元方法研究

非均质材料动力及非线性分析的多尺度有限元方法研究

引用

作者：刘辉大连理工大学

学位级别：博士

众所周知,自然界中的很多材料都具有多尺度特征,如多孔介质、动物的骨骼、超大型机械中的复合材料等,这些材料的最大特征尺寸与最小特征尺寸相差甚大。对于这类非均质材料的力学行为,如果用传统计算方法(有限单元法、有限差分法等)来进... 详细信息

众所周知,自然界中的很多材料都具有多尺度特征,如多孔介质、动物的骨骼、超大型机械中的复合材料等,这些材料的最大特征尺寸与最小特征尺寸相差甚大。对于这类非均质材料的力学行为,如果用传统计算方法(有限单元法、有限差分法等)来进行分析,则要求网格的尺寸必须要小于材料的最小特征尺寸,这就使得计算量巨大,甚至不可行。针对这一实际问题,研究学者们发展了很多种多尺度方法,如均匀化方法、代表体元法等,然而这些方法通常具有周期性假设,而且很难得到细尺度上的解。因此,寻求一种高效的多尺度计算方法已经成为当前的研究热点。本文首先介绍了一种针对非均质材料的线弹性静力学分析的扩展多尺度有限元方法(EMsFEM)。该方法的主要思想是通过数值构造粗单元的基函数,将子网格上的微观非均质性质带到宏观尺度上来,这样原问题就可以直接在宏观尺度上进行求解,节省了大量的计算量和计算时间。对于固体力学问题,考虑了粗单元内部不同方向之间的泊松效应,在数值基函数中添加了附加耦合项,明显提高了计算精度。本文简要介绍了扩展多尺度有限元方法的基本计算思想、四种常用的构造数值基函数的方法、宏观分析和降尺度计算等。受数值基函数中附加耦合项的启发,本文基于传统平面四节点四边形(Q4)单元,提出了一种新的平面四节点广义等参单元,在位移插值函数中添加了附加耦合项,考虑了单元内部不同方向之间的泊松效应的影响。与传统Q4单元相比,该单元没有额外增加自由度,明显提高了计算精度。相邻的新单元之间是完全协调的,因此该单元属于协调单元。本文详细验证了该新单元可以满足分片试验的要求,并考察了不同形式的附加耦合项对计算结果的影响。几何非线性是固体力学中最常见的问题之一,本文将扩展多尺度有限元方法与共旋坐标法相结合,针对非均质材料的大位移小应变问题,发展了一种多尺度分析列式,使得扩展多尺度有限元方法可以有效地应用到几何非线性问题中。主要步骤如下：首先,利用数值基函数将一个非均质单胞等效为一个粗单元(宏观单元)；然后,在宏观单元上运用共旋坐标列式来计算宏观单元的等效切线刚度矩阵,进而形成整个结构的等效切线刚度矩阵,并得到宏观网格节点的位移；最后,再次利用数值基函数得到微观的位移结果,进一步可以得到微观的应力结果。另外,本文针对非均质材料的线弹性动力问题,还提出了一种高效的多尺度计算方法。对于静力问题,结构的位移只与结构的刚度和外力载荷直接相关;而对于动力问题,还需考虑结构的惯性力。而原始的扩展多尺度有限元法中的数值基函数是在子网格域上通过求解静力平衡方程得到的。然而,对于动力问题,结构的位移还与惯性力相关。原始的扩展多尺度有限元法中的数值基函数中没有考虑单胞的动态效应。对于动力问题,这不可避免地将产生较大的误差。因此,为了减小误差提高原始的扩展多尺度有限元法的计算精度,需要考虑单胞的惯性效应。正因为如此,本文在原始的多尺度基函数中引入了模态基函数。另外,对二维问题,在扩展多尺度有限元法中用的都是四节点宏观单元,该单元的变形模式相对简单,这种单元只能描述相对简单的低阶变形,对于更为复杂的变形则显得无能为力。如果用这种四节点的宏观单元来描述较为复杂的变形,则必须要将粗网格加密,但是这样扩展多尺度有限元法的计算效率就会大大降低。因此,为了在不增加太多计算量的同时又确保计算精度,本文提出了一种多节点宏观单元。然后,基于所提出的多节点宏观单元,进一步研究了非均质材料多尺度弹塑性动力问题,提出了一种新的局部位移修正技术。当材料发生塑性变形时,单胞内部将产生不平衡力。这些不平衡力一部分被多尺度基函数带到宏观方程中参与平衡迭代,而另一部分则被忽略。如果不采取措施,这部分没有被映射到宏观方程中的不平衡力将会丢失,因此,为了提高计算精度,本文提出了一种新的局部位移修正技术来充分考虑这部分没有被映射到宏观平衡方程中的不平衡力的影响。最后,基于所构造的多节点宏观单元,针对线弹性静力问题,提出了一种宏观节点自适应算法,根据该算法可以得到宏观节点的近似最优分布情况,能够实现在位移梯度较大的区域分布的宏观节点较多,在位移梯度较小的区域分布的宏观节点较少。

关键词：非均质材料多尺度有限元法数值基函数动力分析广义等参单元

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

非均质压电复合材料力电热多场耦合行为分析的多尺度计算方法研究

非均质压电复合材料力电热多场耦合行为分析的多尺度计算方法研究

引用

2014年全国固体力学学术大会

作者：吕军刘磊张洪武高效伟大连理工大学运载工程与力学学部航空航天学院大连116024 大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系大连116024

针对非均质压电复合材料的多尺度力学行为，本工作发展了其力电热多场耦合行为分析的多尺度数值模拟方法。首先，针对带有周期或者非周期微结构特征的压电复合材料力-电两场耦合行为，提出了扩展多尺度有限元数值计算方法。在该方法中... 详细信息

针对非均质压电复合材料的多尺度力学行为，本工作发展了其力电热多场耦合行为分析的多尺度数值模拟方法。首先，针对带有周期或者非周期微结构特征的压电复合材料力-电两场耦合行为，提出了扩展多尺度有限元数值计算方法。在该方法中，通过建立位移基函数以及电势基函数，分别将细尺度上位移和电压的微扰动信息代入到宏观粗网格计算。从而将复杂多尺度问题转化到粗尺度上进行求解。与此同时，发展了用于构造数值基函数的周期边界条件以及超样本构造方法，以更好的反应出单胞边界上的振荡特征，从而提高该型多尺度计算方法的分析精度。其次，发展了非均质压电复合材料热-力-电三场耦合多尺度行为分析的扩展多尺度有限元计算方法。由于该多场耦合问题中具有热传导及膨胀特征，扩展多尺度有限元方法存在无法精确求解局部响应的问题，比如边界处的应力响应等。我们上述工作基础上，发展了局部放松技术，从而将多尺度降尺度结果中不平衡力进行释放，最终提高问题的求解精度。数值结果表明，上述非均质压电复合材料多场耦合问题的多尺度计算方法，不仅可以在粗网格上有效的求解工程中出现的多尺度压电非均质结构，而且可以快速降尺度重现出压电结构内部微细结构上的微响应，同时具有较高的精度和效率。

关键词：压电复合材料力热电耦合非均质多尺度有限元数值基函数

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

多节点扩展多尺度有限元法

多节点扩展多尺度有限元法

引用

中国计算力学大会2012

作者：刘辉张洪武大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

基于扩展多尺度有限元法的基本思想，本文介绍了一种多节点扩展多尺度有限元法。为了可以更加方便地模拟更加复杂的变形，提出了一种多节点宏观单元。随后，还介绍了一种新的方法来构造该宏观单元的数值基函数。该基函数可以有效反映出... 详细信息

基于扩展多尺度有限元法的基本思想，本文介绍了一种多节点扩展多尺度有限元法。为了可以更加方便地模拟更加复杂的变形，提出了一种多节点宏观单元。随后，还介绍了一种新的方法来构造该宏观单元的数值基函数。该基函数可以有效反映出宏观单元内部的微观特性，可以将这些微观特性映射到宏观尺度上来。此外，对计算该宏观单元的等效刚度矩阵和等效外力向量的方法也进行了简要的介绍，然后就可以在宏观尺度上求解原问题，这大大地降低了计算量。最后用几个具有代表性的数值算例验证了方法的有效性。通过与传统有限元方法比较发现本文提出的方法可以得到足够精确的计算结果，而仅仅花费很小的计算资源。

关键词：多尺度计算非均质材料数值基函数降尺度计算

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：