粘弹性大变形动力响应的有限元分析

本文基于Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ增量叠加方法，采用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力增量和Ｇｒｅｅｎ应变增量表示的动力虚功方程和Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力－Ｇｒｅｅｎ应变的单积分型本构关系，导出粘弹性大变形的动力变分方程。依此采用Ｎｅｗｍａｒｋ法和八节点轴对称等参数元与二十节点三维等参数元编制了轴对称及三维问题的动力响应计算程序，典型例题的计算结果表明分析符合结构的物理性质。     

近似不可压缩粘弹性结构动力响应的有限元分析

采用近似不可压缩有限元方法,分析了粘弹性结构的动力响应.针对粘弹性材料近似不可压缩性质和准静态分析的局限性,基于Hamilton变分原理,推导出了一种计算近似不可压缩粘弹性结构动力响应的增量有限元方法,考虑不同工况和松弛模量,计算了固体火箭发动机药柱结构的动力响应.理论分析和算例表明该方法简单实用、通用性强,有重要的工程价值.     

含切口悬臂梁的大变形塑性冲击动力响应

本文分析了含切口的悬臂梁受飞射物撞击的刚塑性动力响应的完全解,推导了考虑几何大变形效应的“双铰模式”的动力学方程,给出了计算方法和计算结果,最后讨论了耗散能的分配和切口对梁最终变形的影响。     

一种求解粘弹性大变形问题的时域分段展开算法

摘要： 利用展开技术,提出一种求解粘弹性大变形问题的时域分段自适应算法,建立了显式递推格式的Update-Lagrange有限元求解模式,只需在初始时刻迭代求解一个瞬时弹性大变形问题,其它时段均不需迭代计算,并可通过展开阶数对计算精度的控制,实现时域的自适应计算,数值算例表明所提算法可行有效。     

子午胎三维大变形有限元分析

本文将大变形理论应用于子午胎三维有限元结构分析,分析了充气轮胎在竖向加载条件下的位移场.应变场及应力场.计算结果与已有的实验资料相比较,是令人满意的.     

粘弹性基支粘弹板轴对称问题的动力响应

本文讨论粘弹性半空间地基上粘弹性圆板受轴对称载荷时的动力响应,将问题化为在Laplace变换空间中的第一类Fr积分方程,通过数值解和进行数值逆变换求得问题的解答。     

粘弹性索的非线性动力响应分析

根据Ｒｅｖｌｏｎ材料的一维方程及索的运动方程导出了是性索在重力作用下，面内和面外的偏微分运动方程。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法偏微分方程转化为一组非线性微分方程。最后，通过数值仿真研究说明了弹性和粘性参数对索的动态响应的影响。     

一维流体饱和粘弹性多孔介质层的动力响应

本文研究了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层的一维动力响应问题。基于粘弹性理论和多孔介质理论,在流相和固相微观不可压、固相骨架服从粘弹性积分型本构关系和小变形的假定下,建立了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层一维动力响应的数学模型,利用Laplace变换,求得了原初边值问题在变换空间中的解析解,并利用Laplace逆变换的Crump数值反演方法,得到原动力响应问题的数值解。数值研究了饱和标准线性粘弹性多孔介质层的动力响应,分析了固相位移、渗流速度、孔隙压力及固相有效应力等的响应特征。结果表明,与不可压流体饱和弹性多孔介质相同,不可压流体饱和粘弹性多孔介质中亦只存在一个纵波,并且固相骨架的粘性对动力行为有显著的影响。     

金属板条在圆柱形模中弯曲成形的大变形有限元分析

本文采用大变形弹塑性有限元法对金属板条在柱形模中的压弯成形过程进行了数值模拟,并与实验进行了比较。首先给出了纠正的拉格朗日有限元公式和基于弹塑性乘法分解的超弹性塑性本构关系。对接触摩擦问题的处理采用了罚函数法。通过对数值结果的分析得出了一些对弯曲工艺的设计有指导价值的结论。     

空间桁架结构大位移问题的有限元分析方法

本文基于总体拉格朗日坐标描述法,采用Ｋｉｒｃｈｏｆｆ应力张量和Ｇｒｅｅｎ应变张量定义,导出了严格意义下的杆单元增量列式,计算表明本文方法可以有效用于空间桁架结构大位移问题分析。     

基于余能原理的有限变形问题有限元列式

利用基面力概念,推导了一种基于余能原理的有限变形问题显式有限元列式,可应用于结构的大位移、大转动问题。以基面力为状态变量来表达单元的余能,将有限变形情况下的单元余能分解为变形余能部分和转动余能部分,利用Lagrange乘子法推导出余能原理有限元的控制方程,编制了相应的非线性有限元程序。通过算例分析,说明该列式和程序的可靠性和精确性。     

Dynamic large deformation response of rigid plastic arches under impact

This paper presents a theoretical analysis of the dynamic large deformation response of highly circular arches under impact. By the Instantaneous Configuration Method (ICM), the solutions of the entire large deformation response process of the problem are obtained. The influences of the mass ratio, the energy ratio and the supported condition on the final deformation, the response time and the occurrence of plastic deformation are discussed in detail. The necessary condition for occurrence of the local reverse bending phenomenon has been found. An approximate method is provided to describe the phenomenon. The numerical results are in good agreement with experimental data.     

平面非协调动态有限元法

本文通过引入高阶非协调位移模式，从Ｈｅｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ泛函出发，给出了非协调动态有限元的一般列式，得到了相应的收敛准则。算例表明本文方法简单、有效     

Finite element framework for describing dynamic wetting phenomena

The finite element simulation of dynamic wetting phenomena, requiring the computation of flow in a domain confined by intersecting a liquid–fluid free surface and a liquid–solid interface, with the three‐phase contact line moving across the solid, is considered. For this class of flows, different finite element method (FEM) implementations have been used in the literature, and in some cases, these produced apparently contradictory results. In the present paper, a robust framework for the FEM simulation of dynamic wetting flows is developed, which, by consistently adhering to the FEM methodology, leaves no room for ad hoc ‘optional’ variations in the numerical handling of these flows. The developed approach makes it possible to conduct a convergence study, assess the spatial resolution required to achieve a preset accuracy and provide the corresponding benchmark calculations. This analysis allows one to identify numerical artefacts, which had previously been interpreted as physical effects, and demonstrates that suppressing numerical errors using a ‘strong’ implementation of a boundary condition creates bigger and less detectable errors elsewhere in the computational domain. We provide practical recommendations on the spatial resolution required by a numerical scheme for a given set of non‐dimensional similarity parameters and give a user‐friendly step‐by‐step guide specifying the entire implementation, which allows the reader to easily reproduce all presented results including the benchmark calculations. It is also shown how the developed framework accommodates generalizations of the mathematical model accounting for additional physical effects, such as gradients in surface tensions. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

脆性固体损伤和局部软化的有限元分析

本文研究混凝土、岩石一类工程中常用的应变软化材料的有限元分析方法。在作者以往有关粘塑性损伤本构模型的工作基础上，给出了一组便于有限元计算的本构方程表达式。包括损伤弹性矩阵和局部损伤软化矩阵，分别运用于计算硬化和软化阶段的有限元刚度矩阵；对所提出的本构方程的实验验证计算和一些算例的有限元数值分析，表明文中给出的本构方程是可行的，相应的有限元算法能较好地对损伤固体的局部软化效应进行数值分析，并可成功地追踪应力应变响应的软化曲线     

饱和多孔介质大变形分析的一种有限元-有限体积混合方法

建立了饱和多孔介质大变形分析的一种有限元-有限体积混合计算方法.将饱和多孔介质视为由固体骨架和孔隙水组成的两相体,其基本方程包括动力平衡方程和渗流连续方程.基于u-p假定和更新的Lagrange方法,饱和多孔介质的动力平衡方程在空间域内采用有限元方法进行离散,而渗流连续方程在空阃域内则采用有限体积法进行离散.通过两个数值算例,一维有限弹性固结和动力荷载作用下堤坝动力响应的计算,验证了该方法的有效性.     

冲击-动力接触问题有限元方法的几点注记

讨论了应用Newmark-β直接积分法求解冲击-动力接触问题在初始接触和初始分离时进行修正的必要性;证明了基于Newmark方法的有效刚度阵的正定性,导出了关于接触力向量的有效柔度方程,从而把动力接触迭代过程凝缩到接触面上,提高了计算的效率;算例包括两杆冲击问题和两圆盘冲击问题。     

BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR SOLVING DYNAMICAL RESPONSE OF VISCOELASTIC THIN PLATE(Ⅱ)──THEORETICAL ANALYSIS

In this paper, the necessary theoretical analysis for the approximation boundary element method to solve dynamical response of viscoelastic thin plate presented in [1] is discussed. The theorem of existence and uniqueness of the approximate solution and the error estimation are also obtained. Based on these conclusions, the principle for choosing the mesh size and the number of truncated terms in the fundamental solution are given. It is shown that the theoretical analysis in this paper are consistent with the numerical results in [1]. Project supported by the National Natural Science Fundation of China