边界元初应变法弹塑性分析的预测—校正迭代法

本文提出预测—校正迭代方法,使边界元初应变法的弹塑性分析可以适用于包括非强化材料在内的各种塑性流变特性的材料。其原理为利用结构因子,即内部单元对其初应变的弹性响应来校正每步增量载荷作用下预测的塑性应变增量,使塑性区的等效应力逐步返回到屈服面上,在中型计算机上对均匀拉伸的双V缺口平板按理想弹塑性材料进行了弹塑性分析,计算结果与有限元法的结果十分一致。但计算时间大为缩短。     

弹塑性有限元的一些解法比较

1.弹塑性有限元分析的基本公式根据von Mises 屈服准则和Prandtl-Reuss塑性流动律,可以导出弹塑性阶段的应力增量-全应变增量之间的本构关系:{dσ}=[D_(eP)]{dε} (1)其中{dσ}为应力增量列阵,{dε}为应变增量列阵,[D_(eP)]为弹塑性系数矩阵,它的表达式为:其中(?)为有效应力,[D_e]为弹性系数矩阵,H=(?)/((?)~p)为有效应力和有效塑性应变曲线的斜率.增量形式的平衡方程为:[K]{△u}={△P} (3)其中[K]为总体刚度矩阵,{△u}为位移增量列阵,{△P}为外载荷增量列阵.2.几种解法方程(3)是非线性的.对于一般问题,精确求解比较困难.目前,一般都用近似法来求解.下面介绍几种解法.     

变曲率连续滚滑接触安定性的数值方法研究

针对接触表面变曲率的特点,引入局部坐标系,构造出局部坐标下残余应力应变场的分布状态,建立了变曲率连续啮合过程中安定状态残余应力的计算方法。该数值方法将弹塑性问题分解为弹性问题和特征应变决定的残余问题,并采用增量映射方法求解特征应变决定的残余问题,可直接得到接触安定状态下的接触残余应力,并随之进行安定极限的判定。采用该数值方法计算了不同曲率处接触点的安定极限,给出了安定极限与摩擦因数之间的关系,并与有关数值结果相比较,验证了该算法的有效性。     

增量原理有限元分析非线性橡胶类材料

1.引言橡胶类材料构件的几何和材料性能都是非线性的,而且材料的非线性关系一般用三个变形张量不变量表述。本文基于势能驻值原理。采用以变形前的构形为参考状态的Lagrange法。以该状态的Green应变张量的物理分量和Kirchhoff应力张量的物理分量建立起适用于大位移和大应变的增量形式的有限元计算列式。列式中考虑了不平衡力的修正项和不可压缩性偏差的修正项。由于在工业上使用的受力的橡胶类构件多半为轴对称     

单晶体塑性滑移有限变形下的应力计算

为了探讨和发展单晶金属材料的非弹性有限变形分析方法,提出一种单晶体各向异性弹塑性分析的计算格式.该方法是一种以初始构形为变形计算参考构形的描述方法,它对单晶体塑性构形的演化用增量计算以跟随加载路径,而在应力计算时在卸载构形的基础上用Hencky对数弹性应变来计算总量的应力以保证计算的稳定和收敛;通过求解满足瞬时屈服条件和应力与弹性应变关系的广义胡克定律的非线性方程组来搜索激活滑移系.     

平面应力的弹塑性断裂模型及其有限元分析

本文根据文献对薄钢板试样的实验分析,提出一个平面应力的弹塑性断裂模型——带状颈缩区模型.将Dugdale模型推广到弹塑性变形场情形.用弹塑性全量理论和增量理论的有限元法,分别计算了具有中心裂纹的薄宽板受均匀拉仲情形的裂纹张开位移、应力应变场.结果表明Burdekin设计曲线在一定条件下才是安全的,本文计算的裂纹张开位移与一些实验测量结果符合良好.     

一种高效率弹塑性有限元分析新方法：增量杂交／混合修正弦线模量法

本文在文献[1]给出的放松应力增量平衡约束的修正余能广义变分原理基础上,提出一种高效率的弹塑性有限元分析的新方法——增量杂交/混合修正弦线模量法。该法保持了文[1]方法的全部优点,而在迭代过程中,依据材料的单向拉伸应力—应变关系,不断改变过渡区和塑性区单元柔度矩阵和塑性矩阵中的弹性模量;并在体积压缩模量不变假设下,相应地改变过渡区单元矩阵中的泊松系数。从而大大降低了迭代收敛次数和单刚计算量,提高了多类变量弹塑性有限元分析的计算效率和收敛精度。     

桁架结构几何大变形分析的精确方法

以往对桁架结构的大变形非线性分析,都是应用最小势能原理建立关于节点位移的非线性联立平衡方程,求解的工作量大,尤其对多自由度的大型复杂桁架更为突出.为了克服这个困难,本文采用两步交替迭代线性逐步逼近法,使平衡状态与变形状态协调统一,建立并求出变形后的平衡方程及其解.第一步,由已知杆件内力建立计算节点位移的连续方程并求解;第二步,由已知节点位移建立计算杆件内力的平衡方程并求解.通过多次迭代求得平衡状态与变形状态协调统一的非线性大变形分析的精确解.若干例题计算证明,本法是有效、精确的.尤其是对几何大变形桁架结构的优化设计,可将结构分析的迭代过程与优化过程相结合,省去了多次结构重分析的迭代过程,只在一次结构分析的迭代过程中即可完成优化设计,大大节省了时间.本法对扁桁架尤其有用.     

弹塑性有限元增量分析的自动选择步长和用予测本步刚度阵求解

本文利用本步刚度参数(current stiffness parameter)概念,对改进弹塑性有限元增量分析的效率和精度提出了两个具体措施。 1.自动选择每个增量步的步长,可在保证精度的前提下大量缩减总的增量步数,并有效地解决了计算结构极限载荷的问题。 2.用予测获得的本步刚度阵代替现行的起点切线刚度阵求解本步载荷增量,可大量缩减每个步长的迭代次数,提高收敛速度。     

空间刚架结构大变形弹塑性屈曲及后屈曲分析

本文在当前Lagrange列式法的基础上,采用第二类P—K增量应力与Grecn增量应变之间的切线本构关系,并结合非线性杂交应力梁元进行空间刚架结构大变形弹塑性屈曲及后屈曲分析、计算结果表明了本文方法的有效性。     

二次规划的混合能方法及杆系结构弹塑性分析

基于混合能理论构造了二次规划问题求解的新算法，并在杆系弹塑性增量分析中进行了成功的应用。所提出的算法一改传统的对单一规划变量（如位移或应力等）的求解策略，将问题演变成混合变量的形式，在混合空间下对问题进行算法构造，使问题的下一个增量步的求解可以充分利用增量步前的信息，由此极大地提高了算法的求解效率，对杆系弹塑性问题的数值分析充分地证实了这一点。     

一种新的弹塑性杂交应力元法

本文基于一个改进的弹塑性的Hellinger/Reis■ner 混合变分原理构造了一种用于解弹塑性问题的四节点等参杂交应力元.新的模型中,在单元内增加了等效应力增量、塑性等效应变增量及不协调位移变量,从而使单元内的屈服准则及流动法则平均得到满足,不协调位移改进了单元应力精度.计算表明,新的模型可以提高弹塑性杂交法的精度和计算效率.     

硬化材料中弹塑性柱面波的数值方法

本文讨论了应变硬化材料中一种适宜于数值计算的增量型塑性应力应变关系,并以弹塑性柱面波的传播为例进行了数值分析,给出了一些有意义的结果。     

废气涡轮增压器涡轮盘的弹塑性有限元分析

本文用弹塑性有限元分析的增置刚度法对废气涡轮增压器涡轮盘作了强度及变形分析。在分析过程中,材料是否进入塑性状态是根据试验所得应力-应变曲线来判定的;在每一步计算时,作者用已算得的等效应力,在实验应力-应变曲线上插值计算相应的等效应变,以校正变刚度法的偏离误差。变形的计算结果与试验测量值接近。     

应变控制的热机械疲劳行为的数值模拟

根据高温合金材料的力学性能，以弹粘塑性本构模型为基础，用数值模拟方法研究材料的热机械疲劳循环特性，模型将应变分为弹性应变、温度应变和粘塑性应变三部分，认为材料在高温循环载荷下呈现明显的弹粘塑性特征，根据虚位移原理建立轴对称体的弹粘塑性计算有限元格式，对于循环机械载荷和循环温度载荷，程序中采用了增量法迭代求解，在非线性项中不仅考虑了机械载荷增量的影响，同时也考虑了温度增量的影响，根据应变控制热机械疲劳的特点，发展了应变增量法的有限元计算方法、通过数值模拟，得到材料在各种循环载荷下的应力—应变响应，数值模拟较好地反映了粘塑性变形过程以及温度变化的效应，所描述的不可逆系统在某一时刻的状态完全由当时的状态参数、内变量、承载时间及塑性应变累积量决定，对带缺口试件的模拟结果显示了程序对复杂轴对称结构进行热机械疲劳计算的有效性。     

参数二次规划法在计算力学中的应用(二)

弹塑性力学是变形固体力学的一个分支,据变形特点,变形固体在受载过程中可分为两个阶段:弹性阶段和塑性阶段。材料是否进入塑性状态,应由材料的应力、应变状态来决定,如用函数来表示,便有     

高精度欧拉流体弹塑性问题的数值方法研究

将描述固体材料的应力应变关系与欧拉流体动力学方程组耦合求解,通过引入界面捕捉方法描述多物质界面,将带弹塑性的多材料相互作用问题从形式上转化为计算单一材料问题,采用Roe方法近似求解Riemann问题,给出以Godunov方法为基础的二阶精度欧拉弹塑性流动的数值计算方法,适用于计算大变形流动等问题,并通过数值实验进行验证.     

弹塑性有限元分析的有效数值方案

本文对弹塑性有限元增量分析的三个基本步骤(即线性化、方程求解、状态决定)分别提出了预测中点刚度和自动选择步长、顺序-逆序修正法求解方程、渐近积分弹塑性增量本构关系等新的数值方案,并在计算机上通过实际计算表明这些方案在计算精度和效率方面改进了现行的数值方案。     

用MVM准则求解轴对称弹塑性问题

本文采用MVM 屈服准则,用相关联流动法则建立材料的本构关系.对于实际工程中常见的轴对称问题(平面应力、平面应变),进行弹塑性分析,给出求解问题的一组微分方程.采用Prager 假设,给出应力场和位移场.在分析中可以看出:对于平面应变问题,当v≠0.5时,求解应力场的问题是非静定的;当v=0.5或在平面应力问题中,求解应力的问题是静定的,方程组易于求解.通过数值计算考察SD 效应对结构的影响.结果表明,在压缩过程中,SD 效应增强了结构抵抗塑性变形的能力.     

橡胶类构件应力分析方法研究——频率匹配器应力计算

本文用增量牛顿-来福逊(Newton-Rophson)法完成了频率匹配器的应力分析。首次用有限单元法解决了可以简化为平面应变型的橡胶构件应力计算问题,用应变能函数的概念推导了全部计算公式,给出了橡胶材料的应力-应变非线性关系,应变-位移的非线性关系,不可压缩材料的求解公式。编制了适于位移、力或混合边界的FORTRAN-Ⅳ通用程序。计算结果令人满意。