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.     

线性强化型弹塑性弯曲直梁挠曲线方程

针对材料在弹塑性阶段的应用不完全问题,本文用弹塑性分区最小势能原理,推导出线性强化模型下弯曲直梁的势能分区准则和欧拉方程.求解出集中载荷作用下悬臂梁和简支梁的挠曲线方程,将挠曲线方程代入MATLAB软件进行数值计算并将其结果与ANSYS对比分析.结果表明:数值解与有限元值均满足实际工程中允许的误差范围,给出的方法可为解...     

双材料自由边界面端部问题的数值分析

对各向异性双材料自由边界面端部奇异性场问题进行了研究,利用有限元分析法所得到的各向异性双材料自由边界面端部的应力奇异性指数以及角分布函数,构造了一个自由边界面端部单元,据此建立了自由边界面端部奇异性场的杂交应力模型,并结合Hellinger-Reissner变分原理导出应力杂交元方程,建立了求解平面各向异性材料裂纹尖端问题的杂交元计算模型.与四节点单元相结合,提出一种求解自由边界面端部广义应力强度因子的杂交元法.考核例结果表明:本文方法的数值解精度高,可应用于各向异性材料双材料自由边界面端部问题.     

薄壁组合结构弹塑性屈曲分析的有限元混合解法

简略回顾了柱子和平板的弹塑性分支屈曲问题。由于薄壁组合结构内力分布的不均匀性和结构本身的复杂性,本文提出了一种计算薄壁组合结构弹塑性分支屈曲荷载的有限元混合解法。利用切线刚度增量法和修正的Newton-Raphson法计算屈曲前的弹塑性内力分布,然后和用Stowell形变理论和逆幂叠代法求弹塑性屈曲荷载。此算法已在微型计算机上实现。程序要求材料是应变强化的,并接受三种强化的应力-应变关系:(1)Ramberg-Osgood应力-应变关系,(2)双线性应力-应变关系,(3)以离散点数值输入的任意凸强化的应力-应变关系。 用本文的方法计算了梁、框架、矩形板和加筋板壳在各种边界条件和不同荷载工况下的弹塑性屈曲荷载。计算结果与解析解及有关作者的数值和实验结果很好符合。     

弹性力学的杂交自然单元法

为了解决自然单元法无法直接求解节点应力以及应力解精度不高的问题, 将应力杂交的思想引入自然单元法中, 与弹性问题的Hellinger-Reissner变分原理结合, 提出了弹性问题的杂交自然单元法. 算例表明: 杂交自然单元法的计算结果与解析解吻合, 证明该方法是可行的; 在求解应力方面, 杂交自然单元法比自然单元法有着更高的计算精度, 而且可以直接求解出节点的应力.     

蠕变－弹塑性－损伤耦合响应的有限元分析

本文处理各向异性非线性材料的蠕变。弹塑性－损伤耦合响应的数值计算。建议了一个计算应力的三级向后欧拉积分算法。导出了一个利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代的一般的直接应力返回映射算法。同时求解应力向量和蠕变、塑性、损伤的内状态变量。也导出了用于全局Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈ－ｓｏｎ迭代过程的一致性切线矩阵公式。给出的数值例题结果表明所提出的算法和公式在模拟耦合本构行为上的能力和可靠性。     

蠕变—弹塑性—损伤耦合响应的有限元分析

本文处理各向异性非线性材料的蠕变－弹塑性－损伤耦合响应的数值计算。建议了一个计算应力的三维向后欧拉积分处，导出一个利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代的一般的直接应力返回映射算法。同时求解应力向量和里面变、塑性、损伤的内状态变量。也导出了用于全局Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代过程的一致性切线矩阵公式。给出的数值例题结果表明所提出的算法和公式在模拟耦合本构行为上的能力和可靠性。     

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.     

直杆塑性动力屈曲的双特征参数解

在关于轴向弹塑性压缩波下直杆塑性动力屈曲的研究中,将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为一对特征参数求解．由动力屈曲发生瞬间的能量转换和守恒准则,导出波阵面上的屈曲变形补充约束条件．失稳控制方程、边界条件、塑性波阵面上的连续条件和补充约束条件构成定量求解两个特征参数和动力屈曲模态的完备条件。     

一种新的计算各向异性材料裂纹尖端应力强度因子杂交元法

利用有限元特征分析法研究了平面各向异性材料裂纹端部的奇性应力指数以及应力场和位移场的角分布函数,以此构造了一个新的裂纹尖端单元。文中利用该单元建立了研究裂纹尖端奇性场的杂交应力模型,并结合Hellinger-Reissner变分原理导出应力杂交元方程,建立了求解平面各向异性材料裂纹尖端问题的杂交元计算模型。与四节点单元相结合,由此提出了一种新的求解应力强度因子的杂交元法。最后给出了在平面应力和平面应变下求解裂纹尖端奇性场的算例。算例表明,本文所述方法不仅精度高,而且适应性强。     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，数值算例表明：本文的计算方法和计算程序是正确可靠的，可用于弹塑性板壳结构的非线性分析，计算结果屈曲临界载荷和极限承载能力。     

轴向瞬间阶梯载荷下圆柱壳动力屈曲的双特征参数分析

对于轴向瞬间阶梯载荷下圆柱壳的弹性非轴对称动力屈曲问题，将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为双特征参数求解。由能量转换和守恒准则，导出压缩波阵面上的屈曲变形附加约束条件。失稳控制方程、边界条件和波阵面上的连续条件，连同此附加约束条件构成求解两个特征参数和动力失稳模态的完备定解条件。由伽辽金法得出求解双特征参数问题的数值方法。     

加筋圆柱壳纯弯作用下蠕变屈曲及弹塑性屈曲

利用给定温度下等时蠕变曲线的几何相似性及比应力-应变曲线法,将蠕变屈曲化为弹塑性屈曲。导出了大挠度情况下加筋圆柱壳一般性的平衡方程、屈曲方程以及相应的变分解法。提出了纯弯下加筋圆柱壳屈曲的简化处理办法。考虑了分叉屈曲和极值屈曲。计算了不同半径-厚度比及不同加筋情况的壳体临界弯矩。结果与已知的实验数据做了间接的对比。     

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。     

表面裂纹平板应力强度因子的杂交应力元-线弹簧模型方法

本文采用基于杂交应力元和线弹簧模型相结合的方法,计算表面裂纹平板的应力强度因子。结果表明,本文解和三维有限元解吻合很好,与基于位移元和线弹簧模型相结合的解相比,具有更高的精度和较宽的适用范围。     

导弹薄壁加筋半硬壳结构弹塑性屈曲分析

本文将文[6]提出的有限元屈曲计算模型推广运用于薄壁加筋半硬壳结构的弹塑性屈曲情况,利用薄壁组合结构弹塑性屈曲分析程序DDJTJQ~[1]对实际结构进行了计算。计算结果与实测结果较好吻合。     

轴向冲击载荷下圆柱壳的弹塑性屈曲分析

研究时变轴向冲击载荷作用下的圆柱壳弹塑性动力屈曲问题。本构关系采用增量理论 ,借助增量数值计算方法对Karman Donnell运动方程进行求解。计算表明 :基于B R准则的屈曲判断方法和采用Southwell方法可以获得一致的临界屈曲载荷 ;分别讨论了应力波对屈曲的影响以及材料参数、几何参数、载荷峰值与持续时间和动力屈曲的关系。     

局部坐标有限分析法解材料非线性结构问题

本文首次将有限分析法应用于分析固体力学中的弹塑性问题,导出了二维全量理论弹塑性边值问题的计算格式。采用了局部坐标变换,使该方法能有效地用于求解某些几何形状较复杂的平面问题。算例表明,这一方法解非线性问题是有效的。     

基于弹性解的结构弹塑性应力分析方法

以弹塑性力学的模型理论和塑性力学形变理论为基础，提出了一个由试验或计算获得的弹性解，按原型材料的广义应力与广义应变关系曲线，以及塑性力学伊留申理论，将弹性解转换为相应结构中的弹塑性应力解的分析方法。实验结果表明，本方法是正确、可行的。     

金属蜂窝材料的弹塑性屈曲临界应力值

本文参考Hexcel公司生产的各种规格的金属蜂窝芯,讨论了金属蜂窝芯夹层板承受单轴面外压力时的屈曲模式,发现大多数商用金属蜂窝夹层板受到面外压力作用时发生弹塑性屈曲。基于二维蜂窝结构的代表性单元,建立了金属蜂窝材料弹塑性屈曲的力学模型,进而推导出其临界应力显式公式。该公式反映了蜂窝材料的几何特征及其母材的力学性能,并通过单参数表征金属蜂窝材料的弹塑性屈曲特性。本文还探讨了相对密度和开度角对金属蜂窝材料弹塑性屈曲值的影响规律。最后,通过与已有理论结果和实验结果的比较证实：本文采用的屈曲模式合理,与实验测定值符合较好表明理论预测公式有一定应用价值。