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基于新型虚单元法的超弹性材料变形研究
引用本文:徐兵兵, 彭帆. 基于新型虚单元法的超弹性材料变形研究. 力学学报, 2024, 56(9): 2635-2645. doi: 10.6052/0459-1879-24-117
作者姓名:徐兵兵  彭帆
作者单位:*. 长安大学理学院, 西安 710064;; †. 汉诺威大学连续介质力学研究所, 汉诺威 30823, 德国
基金项目:中央高校基本科研业务费(300102123106)和德国洪堡博士后基金(Alexander von Humboldt Foundation)资助项目
摘    要:

虚单元法是一种先进的求解固体力学问题的数值方法, 在过去10年间, 该算法在线弹性问题中得到了较为广泛地开发和应用. 文章尝试给出一种通用的高阶虚单元法格式, 可用于计算超弹性问题以及更普遍的非线性问题. 与传统求解力学问题的虚单元法的思想不同, 其主要思想是对泊松方程求解映射算子, 并将该映射算子直接用于位移场的近似, 从而可求解众多非线性力学问题.
由于采用了标量场的映射算子来近似矢量场, 因此该算法格式简单, 并且可以轻易扩展到高阶格式或者三维问题求解. 将从泊松方程出发, 介绍虚单元法中椭圆映射算子的计算方法, 在此基础上, 详细推导虚单元法在求解超弹性问题时的具体格式, 并给出切线刚度矩阵的计算方法. 最后, 给出了几个典型的超弹性数值算例, 从而证明该虚单元法格式的有效性.




关 键 词:虚单元法   超弹性   映射算子   几何非线性
收稿时间:2024-03-19
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