各向同性硬化材料弹塑性本构关系的渐近积分及其计算精度

1.引言由于材料塑性性质依赖于变形的历史,弹塑性有限无分析一般都采用增量方法。其基本点是从已知的现时(时间t,对于静力分析、t可理解为加载水平)状态出发,利用虚功原理建立到达邻近(时间t+△t))状态的变形增量的运动方程。这样逐步求解,从而得到结构在整个时间历程的变形和应力状态。为得到足够精确的结果,一般情况下,在非线性分析的每个增量步中,还要进行平衡迭代。但是无论是采用哪种迭代(例如Newton-Raphson迭代,常刚度迭代等),每个增量步或每次迭代以后都要进行状态决定,即根据求得的位移增量决定新的变形状态的应力、应变等,作为下一增量步或下次迭代求解的出发点。因此状态决定在增量有限元分析中不仅在计算量上占很大比例,而且对解的精度有直接的影响。在状态决定的计算中,从位移增量计算应变增量仅涉及几何关系,而由应变增量计算应力增量则涉及材料的本构关系。关于后者,弹塑性增量理论中建立的是应力和应变的微分关系:     

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。     

运动硬化材料本构关系的精确积分及其推广应用

考虑到弹塑性有限元分析中的每一增量步长或迭代之后,需要对材料本构关系进行积分,本文导出了运动硬化材料本构关系的精确积分。算法步骤简洁。将它推广应用于各向同性硬化材料和混合硬化材料时,对于径向加载情况,此积分仍是精确解;对于非径向加载情况,此积分是具有很高精度的近似解。计算结果表明本文提出的算法在精度和效率上改进了现行的子增量法的数值积分方案。     

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。     

空间推进系统零件的概率结构分析方法

美国航空航天局Lcwis研究中心为选择航天飞机主发动机(SSME)零件,目前正在研究概率结构分析的方法学。这种方法学包括下面4个规划组成部分:①复合载荷谱;②概率结构分析方法;⑧概率有限元理论——新变分原理;④概率结构分析的应用。此方法学在概率结构分析的一些重要方面取得了重大技术进展。本文综述了这个规划和到目前为止取得的重大成就。