×

粘弹性动力学的连续统和计算框架。二: 应变驱动和能量动量一致方案。 (英语) Zbl 07788085号

总结:我们继续研究有限变形线性粘弹性动力学,重点是构建准确可靠的数值方案。先前研究中开发的混凝土热力学基础为寻求保留关键物理和数学结构的离散公式铺平了道路。能量稳定性、动量守恒和时间精度是我们算法设计的主要因素。对于非弹性材料,考虑到耗散效应,扩展了方向性条件,即应力与能量一致的特性。此外,本构关系的积分需要内部状态变量及其共轭变量的算法设计。引入共轭变量的方向性条件,作为确保物理上正确的数值耗散的不可或缺的因素。利用组态自由能的特殊结构,得到了一组内部状态变量的更新公式。详细分析表明,整体离散格式具有能量-动量一致性,并在时间上分别达到一阶和二阶精度。通过数值例子证明了该方法的吸引力。
关于第一部分,请参见[J.刘等,计算。方法应用。机械。工程385,文章ID 114059,41 p.(2021;Zbl 1502.74020号)].

理学硕士:

74D05型 记忆材料的线性本构方程
74平方米 等几何方法在固体力学问题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 刘杰。;拉托雷,M。;Marsden,A.,粘弹性动力学的连续统和计算框架:I.有限变形线性模型。计算。方法应用。机械。工程(2021)·Zbl 1502.74020号
[2] Simo,J.,《全三维有限应变粘弹性损伤模型:公式和计算方面》。计算。方法应用。机械。工程师,153-173(1987)·Zbl 0588.73082号
[3] Holzapfel,G.,《大应变粘弹性:连续体公式和弹性结构的有限元应用》。国际。J.数字。方法工程,3903-3926(1996)·Zbl 0920.73064号
[4] Holzapfel,G。;Gasser,T.,有限应变下纤维增强复合材料的粘弹性模型:连续基础、计算方面和应用。计算。方法应用。机械。工程,4379-4403(2001)
[5] Simo,J。;Hughes,T.,计算非弹性(2006),Springer Science&Business Media·Zbl 0934.74003号
[6] Holzapfel,G。;Simo,J.,有限热机械变化下连续介质的新粘弹性本构模型。国际固体结构杂志。,3019-3034(1996年)·Zbl 0909.73038号
[7] 吉尔特金,O。;Sommer,G。;Holzapfel,G.,被动心肌的正交各向异性粘弹性模型:连续基础和数值处理。计算。方法生物技术。生物识别。工程,1647-1664(2016)
[8] Greenspan,D.,(ddot{x}=f(x))的保守数值方法。J.计算。物理。,28-41 (1984) ·Zbl 0561.65056号
[9] 拉巴德,R。;Greenspan,D.,《离散力学——一般处理》。J.计算。物理。,134-167 (1974) ·Zbl 0301.70006号
[10] 拉巴德,R。;Greenspan,R.,运动方程数值积分的任意阶能量和动量守恒方法:II。粒子系统的运动。数字。数学。,1-16 (1976) ·Zbl 0382.65031号
[11] Chorin,A。;休斯·T。;麦克拉肯,M。;Marsden,J.,《乘积公式和数值算法》。普通纯应用程序。数学。,205-256 (1978) ·Zbl 0358.65082号
[12] Simo,J。;北塔诺。;Wong,K.,非线性动力学的精确能量动量守恒算法和对称方案。计算。方法应用。机械。工程,63-116(1992)·Zbl 0764.73096号
[13] Simo,J。;Tarnow,N.,离散能量动量法。非线性弹性动力学的守恒算法。Z.安圭。数学。物理学。ZAMP,5757-792(1992)·Zbl 0758.73001号
[14] 劳尔森,T。;Meng,X.,将能量守恒算法应用于非线性弹性动力学中的一般本构模型的一种新的求解程序。计算。方法应用。机械。工程,46-476309-6322(2001)·Zbl 1022.74013号
[15] Gonzalez,O.,非线性弹性一般模型的精确能量和动量守恒算法。计算。方法应用。机械。工程,13-141763-1783(2000)·兹比尔1005.74075
[16] 阿尔梅罗,F。;Zambrana-Rojas,C.,等容乘性塑性的保体积能量动量方案。计算。方法应用。机械。工程,41-44,4130-4159(2007)·Zbl 1173.74395号
[17] Bui,Q.,关于离散弹性动力学问题的时间有限元的强制能量守恒。国际。J.数字。方法工程,127-162(2007)·Zbl 1194.74371号
[18] Romero,I.,非线性弹性动力学中能量-动量方法的应力公式分析。计算。机械。,603-610 (2012) ·Zbl 1312.74006号
[19] Miehe,C。;Schröder,J.,非线性砖型混合有限壳单元的能量和动量守恒弹性动力学。国际。J.数字。方法工程,81801-1823(2001)·Zbl 0977.74063号
[20] Sansour,C。;Wriggers,P。;Sansour,J.,《关于任意连续体公式的能量-动量积分方案设计》。壳的经典和混沌运动的应用。国际。J.数字。方法工程,2419-2440(2004)·Zbl 1075.74675号
[21] Hauret,P。;Tallec,P.L.,非线性弹性动力学和低速冲击的能量控制时间积分方法。计算。方法应用。机械。工程,37-40,4890-4916(2006)·Zbl 1177.74379号
[22] Armero,F.,有限应变乘性塑性的能量耗散动量守恒时间步进算法。计算。方法应用。机械。工程,37-404862-4889(2006)·Zbl 1142.74049号
[23] X孟。;Laursen,T.,动态有限变形塑性的能量一致算法。计算。方法应用。机械。工程,1639-1675(2002)·Zbl 1141.74373号
[24] Franke,M。;Ortigosa,R。;Martínez-Frutos,J。;吉尔,A。;Betsch,P.,非线性热电力学的热力学一致时间积分方案。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74143号
[25] 北卡罗来纳州塔诺。;Simo,J.,《如何在保持稳定性和守恒性的同时,使二阶精确的时间步进算法达到四阶精确。计算。方法应用。机械。工程师,233-252(1994)
[26] Reese,S。;Govindjee,S.,有限粘弹性和数值方面的理论。国际固体结构杂志。,3455-3482 (1998) ·Zbl 0918.73028号
[27] Sidoroff,F.,Un modèle viscoélastique non lineéaire avec configuration inter-diaire。J.Méc。,679-713 (1974) ·Zbl 0321.73029号
[28] 格罗·M·。;Betsch,P.,动态有限粘弹性的能量-动量一致有限元离散化。国际。J.数字。方法工程,11,1341-1386(2010)·邮编:1183.74280
[29] Romero,I.,非线性热力系统的热力学一致时间步长算法。国际。J.数字。方法工程,706-732(2009)·Zbl 1171.80305号
[30] Krüger,M。;格罗·M·。;Betsch,P.,非线性热粘弹性连续统的能量熵一致时间步长格式。ZAMM-J.应用。数学。机械/Z.安圭。数学。机械。,141-178 (2016) ·Zbl 07775011号
[31] Schiebl,M。;Betsch,P.,GENERIC框架下大应变热粘弹性的保结构时空离散化。国际。J.数字。方法工程,3448-3488(2021)
[32] 马汀,S。;Orden,J。;Romero,I.,非线性粘弹性的能量一致时间积分。计算。机械。,473-488 (2014) ·Zbl 1398.74368号
[33] Herrmann,L.,通过变分定理求解不可压缩和几乎不可压缩材料的弹性方程。AIAA J.,1896-1900(1965)
[34] 刘杰。;Marsden,A.,流体、固体和流体-结构相互作用的统一连续体和变分多尺度公式。计算。方法应用。机械。工程,549-597(2018)·Zbl 1440.74013号
[35] 刘杰。;A.马斯登。;Tao,Z.,《不可压缩超弹性动力学等几何分析的能量稳定混合公式》。内部。J.数字。方法工程,937-963(2019)
[36] 关,J。;袁,H。;Liu,J.,基于梯度稳定混合公式的不可压缩有限弹性动力学结构保护积分器,特别强调基于拉伸的材料模型。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07725689号
[37] Olshanskii,M.,稳态不可压缩流Navier-Stokes方程的低阶Galerkin有限元方法:稳定性问题和迭代方法。计算。方法应用。机械。工程,47-48,5515-5536(2002)·Zbl 1083.76553号
[38] 颜色,O。;巴迪亚,S。;Principe,J.,《不可压缩湍流大涡模拟的对流稳定混合有限元方法》。计算。方法应用。机械。工程,294-318(2016)·Zbl 1423.76153号
[39] 刘杰。;我·兰。;Tikenogullari,O。;Marsden,A.,关于不可压缩Navier-Stokes方程广义-(alpha)格式精度的注记。国际。J.数字。方法工程,638-651(2021)
[40] Govindjee,S。;Simo,J.,Mullins效应和存储模量的应变幅度依赖性。国际固体结构杂志。,1737-1751 (1992) ·Zbl 0764.73073号
[41] 布法,A。;de Falco,C。;Sangalli,G.,《等几何分析:2D Stokes方程的稳定元素》。国际。J.数字。方法流体,1407-1422(2011)·Zbl 1429.76044号
[42] Olshanskii,M。;润滑油,G。;Heister,T。;Löwe,J.,不可压缩Navier-Stokes方程的梯度-直径稳定和亚网格压力模型。计算。方法应用。机械。工程,49-52,3975-3988(2009)·Zbl 1231.76161号
[43] 斯科特·L。;Vogelius,M.,分段多项式空间中散度算子最大右逆的范数估计。数学。模型。数字。分析。,111-143 (1985) ·兹伯利0608.65013
[44] 案例,M。;埃尔文,V。;Linke,A。;Rebholz,L.,scott-vogelius和梯度稳定的Navier-Stokes方程的Taylo-Hood有限元近似之间的联系。SIAM J.数字。分析。,1461-1481年5月(2011年)·Zbl 1244.76021号
[45] Evans,J。;Hughes,T.,Darcy-Stokes-Brinkman方程的等几何发散变换B样条。数学。模型方法应用。科学。,671-741 (2013) ·Zbl 1355.76064号
[46] 阿尔梅罗,F。;Romero,I.,《非线性动力学高频耗散时间步进算法的制定》。第一部分:两个模型问题的低阶方法和非线性弹性动力学。计算。方法应用。机械。工程,2603-2649(2001)·Zbl 1008.74035号
[47] 冈萨雷斯,O。;Simo,J.,关于对称非线性哈密顿系统辛算法和能量动量算法的稳定性。计算。方法应用。机械。工程,197-222(1996)·Zbl 0900.70013号
[48] 莫尔,R。;Menzel,A。;Steinmann,P.,基于Galerkin的有限弹性动力学机械积分器,以主要拉伸形式表示——缺陷和补救措施。计算。方法应用。机械。工程,4444-4466(2008)·Zbl 1194.74449号
[49] Orden,J.,用于多体应用的简单无剪切和无扭转梁的守恒公式。多体系统。动态。,21-43 (2021) ·Zbl 1465.74095号
[50] Liu,J.,《利用能量分裂和微扰技术设计非线性动力学的非奇异、能量动量一致积分器》。J.计算。物理学。(2023) ·兹比尔07690239
[51] 罗西,S。;Abboud,N。;Scovazzi,G.,线性有限元隐式有限不可压缩弹性动力学:速率形式的稳定方法。计算。方法应用。机械。工程,208-249(2016)·Zbl 1439.74464号
[52] Holzapfel,G.,《非线性固体力学:工程的连续方法》(2000),John Wiley&Sons·Zbl 0980.74001号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。