鍵基近場動力學有限元化方法及其在脆性材料破壞模擬中的基礎(chǔ)研究
發(fā)布時間：2020-12-11 16:48
傳統(tǒng)固體力學在處理裂紋萌生、擴展等不連續(xù)問題時會遇到麻煩,因為其理論涉及位移的空間微分方程,這種微分型方程在不連續(xù)處沒有定義,存在奇異性。新興的近場動力學方法是基于長程非局部作用,以對位移的空間積分方程來描述脆性材料力學行為的理論方法,它不涉及對位移的空間微分,在不連續(xù)處仍有定義,不存在奇異性,兼具了分子動力學和無網(wǎng)格法的優(yōu)點。近場動力學的常規(guī)數(shù)值解法是動態(tài)松弛法,長程非局部作用導致該方法存在計算效率低、計算結(jié)果精度不高、邊界效應(yīng)顯著以及位移邊界施加不便、尤其是應(yīng)力邊界無法直接施加等難題,這些嚴重制約了近場動力學方法在實際工程中的應(yīng)用。而將其與傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學數(shù)值模擬方法結(jié)合起來(比如有限元法),可以很大程度上解決這些難題。一種解決方式是對近場動力學的理論方法進行有限元化,并與傳統(tǒng)有限元相結(jié)合,在統(tǒng)一有限元框架下進行求解,這為近場動力學方法在實際工程中的應(yīng)用鋪平道路,也為脆性材料破壞機理的研究提供強有力的解決手段。本文基于最小勢能原理,通過將系統(tǒng)總勢能進行泰勒展開,研究了近場動力學有限元化過程,在有限元軟件ABAQUS中實現(xiàn)了近場動力學有限元化方法與傳統(tǒng)有限元法的結(jié)合,使近場動力學更易...
【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－５技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏｕｔｅ??
?（２－３）??ＰＤ方法中，物體中的物質(zhì)點與其鄰域半徑內(nèi)的其他物質(zhì)點存在相互作用，當兩個??物質(zhì)點距離大于域半徑５時，這兩個物質(zhì)點之間的相互作用力消失，如圖２－２所示。??１４??
—ｋ?ＢＢＢｂ??圖２－１近場動力學中物質(zhì)點的相互作用，物質(zhì)點間的相互作用不僅包括局部接觸性的，還有長程非??接觸性的（傳統(tǒng)數(shù)值分析方法如有限元法只考慮局部的接觸性作用）??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｐｏｉｎｔｓ?ｈａｖｅ?ｌｏｃａｌ?ａｎｄ?ｎｏｎｌｏｃａｌ?ｆｅａｔｕｒｅｓ??２．２．１控制方程??ＰＤ方法是考慮非局部作用，并用積分方程描述物質(zhì)力學行為的方法。與傳統(tǒng)連續(xù)??介質(zhì)力學的根本區(qū)別是ＰＤ方法中的控制方程采用時間微分－位移積分形式，而不是傳統(tǒng)??的位移微分形式。這就使得該控制方程規(guī)避了方程組必須足夠光滑以滿足偏導數(shù)的要求，??能適用于模型的任何連續(xù)或不連續(xù)的地方，因此可以自然地描述不連續(xù)問題。??鍵基ＰＤ方法的控制方程本質(zhì)上為牛頓第二定律，對于時刻ｔ，參考構(gòu)型中的物質(zhì)??點ｘ來說，其具體方程表示為：??ｐ?（ａｃ）?？?（ｊｃ，?＾?＝?｜?ｆ?［ｕ＇?—?ｕ，?ｘ＇?—?ｘ，?ｄＶｘ，?＋?ｂ?（ｊｃ，?（２－１）??其中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]近場動力學與有限元的混合建模方法[J]. 章青,郁楊天,顧鑫. 計算力學學報. 2016(04)
[2]復材非線性及漸進損傷的態(tài)型近場動力學模擬[J]. 劉肅肅,余音. 浙江大學學報(工學版). 2016(05)
[3]基于近場動力學方法的混凝土板侵徹問題研究[J]. 顧鑫,章青,黃丹. 振動與沖擊. 2016(06)
[4]近場動力學法頻散特性及其在巖石層裂分析中應(yīng)用[J]. 盧志堂,王志亮. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(02)
[5]沖擊載荷作用下顆粒材料動態(tài)力學響應(yīng)的近場動力學模擬[J]. 章青,顧鑫,郁楊天. 力學學報. 2016(01)
[6]巖爆物理模擬試驗研究現(xiàn)狀及思考[J]. 周輝,孟凡震,張傳慶,盧景景,徐榮超. 巖石力學與工程學報. 2015(05)
[7]基于近場動力學理論的混凝土軸拉破壞過程模擬[J]. 沈峰,章青,黃丹,趙晶晶. 計算力學學報. 2013(S1)
[8]離散元法及其耦合算法的研究綜述[J]. 徐爽,朱浮聲,張俊. 力學與實踐. 2013(01)
[9]地下工程建設(shè)安全面臨的挑戰(zhàn)與對策[J]. 錢七虎. 巖石力學與工程學報. 2012(10)
[10]近場動力學方法及其應(yīng)用[J]. 黃丹,章青,喬丕忠,沈峰. 力學進展. 2010(04)
博士論文
[1]近場動力學理論及其在巖石類材料變形破壞過程的數(shù)值模擬[D]. 谷新保.重慶大學 2015
碩士論文
[1]脆性材料磨削材料去除及亞表面損傷的理論與仿真研究[D]. 王常楚.湖南大學 2016
[2]巖體力學中節(jié)理裂隙損傷邊界元方法與程序[D]. 付小平.浙江大學 2006
本文編號：2910882
【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－５技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏｕｔｅ??
?（２－３）??ＰＤ方法中，物體中的物質(zhì)點與其鄰域半徑內(nèi)的其他物質(zhì)點存在相互作用，當兩個??物質(zhì)點距離大于域半徑５時，這兩個物質(zhì)點之間的相互作用力消失，如圖２－２所示。??１４??
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]近場動力學與有限元的混合建模方法[J]. 章青,郁楊天,顧鑫. 計算力學學報. 2016(04)
[2]復材非線性及漸進損傷的態(tài)型近場動力學模擬[J]. 劉肅肅,余音. 浙江大學學報(工學版). 2016(05)
[3]基于近場動力學方法的混凝土板侵徹問題研究[J]. 顧鑫,章青,黃丹. 振動與沖擊. 2016(06)
[4]近場動力學法頻散特性及其在巖石層裂分析中應(yīng)用[J]. 盧志堂,王志亮. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(02)
[5]沖擊載荷作用下顆粒材料動態(tài)力學響應(yīng)的近場動力學模擬[J]. 章青,顧鑫,郁楊天. 力學學報. 2016(01)
[6]巖爆物理模擬試驗研究現(xiàn)狀及思考[J]. 周輝,孟凡震,張傳慶,盧景景,徐榮超. 巖石力學與工程學報. 2015(05)
[7]基于近場動力學理論的混凝土軸拉破壞過程模擬[J]. 沈峰,章青,黃丹,趙晶晶. 計算力學學報. 2013(S1)
[8]離散元法及其耦合算法的研究綜述[J]. 徐爽,朱浮聲,張俊. 力學與實踐. 2013(01)
[9]地下工程建設(shè)安全面臨的挑戰(zhàn)與對策[J]. 錢七虎. 巖石力學與工程學報. 2012(10)
[10]近場動力學方法及其應(yīng)用[J]. 黃丹,章青,喬丕忠,沈峰. 力學進展. 2010(04)
博士論文
[1]近場動力學理論及其在巖石類材料變形破壞過程的數(shù)值模擬[D]. 谷新保.重慶大學 2015
碩士論文
[1]脆性材料磨削材料去除及亞表面損傷的理論與仿真研究[D]. 王常楚.湖南大學 2016
[2]巖體力學中節(jié)理裂隙損傷邊界元方法與程序[D]. 付小平.浙江大學 2006
本文編號：2910882
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