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高阶四面体有限元用于功能梯度类橡胶材料的大变形分析。 (英语) Zbl 1426.74303号

摘要:本文采用高阶四面体有限元方法,对功能梯度类橡胶材料在有限位移、有限应变、静态作用力和等温条件下的结构和固体进行了分析。为此,使用了以下概念:几何非线性分析、Green-Lagrange应变张量、第二Piola-Kirchhoff应力张量、超弹性本构关系、任意近似阶的等参实心四面体有限元以及功能梯度材料。物体的平衡是通过定态总势能原理实现的。元素通过高斯求积完全积分,通过并行技术缩短了处理时间。为了求解非线性方程组,采用了Newton-Raphson迭代程序。
通过库克膜和厚圆筒等基准问题验证了所提出的公式。其他有趣的模拟,库克块是为了评估高应变梯度情况。结果表明,在本研究的背景下,通过简单的网格细化可以获得无锁定行为。

MSC公司:

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
74B20型 非线性弹性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Bechir,H。;骑士,L。;Idjeri,M.,《橡胶弹性的三维网络模型:局部纠缠约束的影响》,《国际工程科学杂志》。,48, 265-274, (2010)
[2] Peyraut,F。;冯志强。;何春秋。;Labed,N.,均匀和非均匀变形的稳健数值分析,应用。数字。数学。,59, 1499-1514, (2009) ·Zbl 1162.74007号
[3] Arciniega,R.A。;Reddy,J.N.,功能梯度壳的大变形分析,国际固体结构杂志。,44, 2036-2052, (2007) ·Zbl 1108.74038号
[4] Zenkour,A.M.,功能梯度板弯曲分析的广义剪切变形理论,应用。数学。型号1。,30, 67-84, (2006) ·Zbl 1163.74529号
[5] 阿鲁达,E.M。;Boyce,M.C.,橡胶弹性材料大拉伸行为的三维本构模型,J.Mech。物理学。固体,41,389-412,(1993)·Zbl 1355.74020号
[6] 博伊斯,M.C。;Arruda,E.M.,《橡胶弹性本构模型:综述》,《橡胶化学》。技术。,81, 837-848, (2000)
[7] 骑士,L。;Calloch,S。;希尔德·F。;Marco,Y.,用于分析类橡胶材料多轴行为的数字图像相关性,Eur.J.Mech。A固体,20,169-187,(2001)·Zbl 1168.74300号
[8] 阿明,A.F.M.S。;Alam,M.S。;Okui,Y.,《模拟天然橡胶和高阻尼橡胶压缩粘弹性响应的改进超弹性关系:实验、参数识别和数值验证》,机械。材料。,34, 75-95, (2002)
[9] Farahani,K。;Bahai,H.,用于seth-Hill应变测量的共轭应力和应变张量的超弹性本构方程,国际工程科学杂志。,42, 29-41, (2004) ·兹比尔1211.74200
[10] Bechir,H。;骑士,L。;Chaouche,M.,基于第一组应变测量不变量的类橡胶材料超弹性本构模型,欧洲力学杂志。A固体,25,110-124,(2006)·Zbl 1083.74006号
[11] Rivlin,R.S。;桑德斯,D.W.,《各向同性材料的大弹性变形》,第7部分:橡胶变形实验,菲洛斯。事务处理。R.Soc.伦敦,A243,251-288,(1951)·Zbl 0042.42505号
[12] Rivlin,R.S.,(Eirich,F.R.,《流变学理论与应用》,第1卷,(1956年),纽约学术出版社)·Zbl 0072.19401号
[13] 李白,A。;Simmonds,J.G.,弹性壳的非线性理论,(1983),剑桥大学出版社,剑桥,伦敦·Zbl 0575.73079号
[14] Taber,L.A.,《不可压缩圆板轴对称大应变的变分原理》,《非线性力学国际期刊》。,21, 327-337, (1986) ·Zbl 0601.73053号
[15] 科达,H.B。;Paccola,R.R.,《壳体几何非线性分析的替代位置有限元公式:曲面三角形等参元》,计算。机械。,40, 185-200, (2007) ·Zbl 1178.74163号
[16] Holzapfel,G.A.,《非线性固体力学-工程连续方法》,(2004),英国奇切斯特John Wiley&Sons Ltd
[17] Ogden,R.W.,非线性弹性变形,(1984),埃利斯霍伍德有限公司,英国奇切斯特·Zbl 0541.73044号
[18] Sze,K.Y。;郑世杰。;Lo,S.H.,用于壳体超弹性分析的稳定八节点实体单元,有限元。分析。设计。,40, 319-340, (2004)
[19] 杜斯特,A。;哈特曼,S。;Rank,E.,P-FEM应用于有限各向同性超弹性体,计算。方法应用。机械。工程,192,5147-5166,(2003)·Zbl 1053.74043号
[20] 哈特曼,S。;Neff,P.,关于近不可压缩性的广义多项式型超弹性应变能函数的多凸性,Int.J.Solids Struct。,40, 2767-2791, (2003) ·Zbl 1051.74539号
[21] J.P.Pascon,《Modelos constitutivos para materialis hiperelásticos:estudo e implementation aço computacial》,圣保罗大学圣卡洛斯工程学院结构工程系硕士论文,2008年。
[22] Bilgili,E.,《计算机模拟作为研究非均匀弹性体剪切变形的工具》,J.elastomers Plast。,34, 239-264, (2002)
[23] 巴特拉共和国。;Bahrami,A.,功能梯度非线性弹性不可压缩圆柱的膨胀和外翻,国际非线性力学杂志。,44, 311-323, (2009)
[24] 阀盖,J。;伍德,R.D。;Mahaney,J。;Heywood,P.,空气支撑膜结构的有限元分析,计算。方法应用。机械。工程,190,579-595,(2000)·Zbl 1007.74071号
[25] Suri,M.,锁定的分析和计算评估马力有限元法,计算。方法应用。机械。工程,133,347-371,(1996)·Zbl 0893.73070号
[26] Reddy,J.N.,层压板、复合材料板和壳的力学:理论与分析,(2004),CRC出版社,博卡拉顿·Zbl 1075.74001号
[27] 马尔库斯,D.S。;Hugues,T.J.R.,《混合有限元方法——简化和选择性积分技术:概念的统一》,计算。方法应用。机械。工程师,15,63-81,(1978)·Zbl 0381.73075号
[28] 马尔库斯,D.S。;Hugues,T.J.R.,板有限元分析中的简化和选择性积分技术,Nucl。工程设计。,46, 203-222, (1978)
[29] Simo,J.C。;Armero,F.,《几何非线性增强应变混合方法和不相容模式方法》,国际期刊Numer。方法工程,33,1413-1449,(1992)·Zbl 0768.73082号
[30] Simo,J.C。;Rifai,M.S.,一类混合假设应变方法和不相容模式方法,国际J·数值。方法工程,29,1595-1638,(1990)·Zbl 0724.73222号
[31] 巴瑟·K·J。;Dvorkin,E.N.,基于Mindlin/Reissner板理论和混合插值的四节点板弯曲单元,国际期刊Numer。方法工程,21367-383,(1985)·Zbl 0551.73072号
[32] Huang,H.C。;Hinton,E.,一种新的具有增强膜和剪切插值的九节点退化壳单元,Int.J.Numer。方法工程,22,73-92,(1986)·Zbl 0593.73076号
[33] Kosloff,D。;Frazier,G.A.,《低阶有限元代码中沙漏模式的处理》,《国际数值杂志》。分析。方法地质力学。,2, 57-72, (1978)
[34] Belytschko,T。;Ong,J.S.J。;刘伟凯。;Kennedy,J.M.,线性和非线性问题中的沙漏控制,计算。方法应用。机械。工程师,43251-276,(1984)·Zbl 0522.73063号
[35] Reese,S.,基于沙漏稳定化简化集成的大变形实体壳概念,国际期刊Numer。方法工程,69,1671-1716,(2007)·Zbl 1194.74469号
[36] GhannadPour,S.A.M。;Alinia,M.M.,功能梯度板在压力载荷下的大挠度行为,Compos。结构。,75, 67-71, (2006)
[37] 赵,X。;Liew,K.M.,使用无单元KP-Ritz方法对功能梯度板进行几何非线性分析,计算。方法应用。机械。工程,1982796-2811,(2009)·兹比尔1228.74119
[38] 黄,H。;Han,Q.,功能梯度圆柱壳在随时间变化的轴向载荷作用下的非线性动态屈曲,Compos。结构。,92, 593-598, (2010)
[39] 科达,H.B。;Paccola,R.R.,《改进的三维层压板框架有限元分析,包括任何横截面的翘曲》,Appl。数学。型号1。,34, 1107-1137, (2010) ·兹比尔1185.74081
[40] 齐恩基维茨,O.C。;Taylor,R.L.,《固体和结构力学的有限元方法》,(2005),Elsevier Butterworth-Heinemann Oxford·Zbl 1084.74001号
[41] J.P.Pascon,H.B.Coda,通过高阶四面体单元分析大位移下的弹性功能梯度材料,分析和设计中的有限元,2011年,论文接受出版。
[42] Flory,P.,高弹性材料的热力学关系,Trans。法拉第学会,57829-838,(1961)
[43] 纳瓦齐,H.M。;Haddadpour,H.,不同载荷下剪切变形功能梯度板的非线性圆柱弯曲分析,国际力学杂志。科学。,50, 1650-1657, (2008)
[44] Alinia,M.M。;Ghannadpour,S.A.M.,压力加载FGM板的非线性分析,合成。结构。,88, 354-359, (2009)
[45] Afsar,A.M。;Go,J.,旋转FGM圆盘热弹性场的有限元分析,应用。数学。型号1。,34, 3309-3320, (2010) ·Zbl 1201.74252号
[46] Chi,S.H。;Chung,Y.L.,功能梯度材料板在横向载荷下的力学行为——第一部分:分析,国际固体结构杂志。,43, 3657-3674, (2006) ·Zbl 1121.74396号
[47] Crisfield,M.A.,固体和结构的非线性有限元分析,Essential,1,(2000),John Wiley&Sons Chichester,Englang
[48] Keast,P.,中度四面体求积公式,Comp。方法应用。机械。工程师,55333-348,(1986)·Zbl 0572.65008号
[49] 乌克图,S。;梅洛什,R。;Islam,M.,《单处理器、多处理器和并行处理器中的非线性有限元分析》,计算。结构。,15, 39-47, (1982)
[50] I.S.Duff,MA57:稀疏对称定和不定系统的求解代码,2004年·Zbl 1070.65525号
[51] Xia,K。;Yao,H.,几乎不可压缩弹性/斯托克斯流的Galerkin/最小二乘有限元公式,应用。数学。型号1。,31, 513-529, (2007) ·Zbl 1155.74049号
[52] 阿瑞亚斯,P。;Matous,K.,用于超弹性材料建模的具有非局部压力的稳定四节点四面体,Int.J.Numer。方法工程,76,1185-1201,(2008)·Zbl 1195.74157号
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