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研究亮點(diǎn)

擬脆性材料損傷全自動(dòng)數(shù)值仿真研究

發(fā)布時(shí)間: 2024-06-24 點(diǎn)擊數(shù)量:6230
科學(xué)問題
提出網(wǎng)格剖分和荷載步長(zhǎng)自適應(yīng)的擬脆性材料損傷演化算法,提高網(wǎng)格局部細(xì)化效率,減少非線性方程計(jì)算總步數(shù)。
研究進(jìn)展
論文提出了基于比例邊界有限元法的擬脆性材料靜力損傷演化模擬方法。采用積分型非局部損傷模型描述裂縫發(fā)展過程,有效緩解了損傷路徑對(duì)網(wǎng)格剖分的依賴問題;借助四叉樹自動(dòng)劃分網(wǎng)格技術(shù),極大提高了損傷因子驅(qū)動(dòng)的材料損傷區(qū)及鄰域網(wǎng)格細(xì)化效率;充分利用四叉樹網(wǎng)格的幾何相似性,顯著簡(jiǎn)化了更新網(wǎng)格有限元矩陣的求解過程、以及新舊網(wǎng)格間單元變量的映射算法。最后,提出融合自適應(yīng)網(wǎng)格劃分和自動(dòng)荷載步的損傷全自動(dòng)分析框架。通過對(duì)比已有算例(圖1,圖2)驗(yàn)證了所提方法的準(zhǔn)確性和有效性。
應(yīng)用前景

所提方法物理概念清晰、數(shù)值實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,可為研究動(dòng)力荷載下混凝土、巖石等擬脆性材料損傷仿真提供關(guān)鍵技術(shù)手段。

該成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Engineering Analysis with Boundary Elements》(Yanling Qu*, Lingxin Zhang. Development of a fully automatic damage simulation framework for quasi-brittle materials. 2023,157:578-595. doi: 10.1016/j.enganabound.2023.10.004)


圖1 四點(diǎn)受剪作用下單邊切口梁損傷演化


圖2 軸拉作用下鑿孔平板損傷演化

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《強(qiáng)地震動(dòng)按破壞強(qiáng)度的排序研究》專著出版