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用于复杂流体-结构相互作用问题的非穿透FEM-MPM接触算法。 (英语) Zbl 1521.74253号

摘要:改进的有限元材料点耦合方法是解决流固耦合问题的有效方法。然而,ICFEMP中使用的FEM-MPM接触算法存在接触穿透问题,限制了其在工程中的应用。本文揭示了导致穿透现象的原因。相邻两个表面法向量的奇异性使得接触位置在接合线附近没有明确定义,因此接合线附近的粒子可能会穿透接触面。本文提出了一种改进的局部搜索方法来消除渗透。此外,还提出了施加接触力的迭代过程,以克服由于接触对之间的相互作用而导致接触条件难以同时满足的困难。数值结果表明,即使在安全气囊模拟等复杂工程问题中,所提出的接触算法也彻底消除了穿透现象。

MSC公司:

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Sulsky博士。;陈,Z。;Schreyer,H.,历史相关材料的粒子方法,计算方法应用机械工程,118,1,179-196(1994)·兹比尔0851.73078
[2] 张,X。;陈,Z。;Liu,Y.,《材料点法:极限荷载情况下基于连续性的粒子法》(2016),学术出版社
[3] 巴登哈根,S.G。;Kober,E.M.,广义插值材料点法,CMES,5,6,477-496(2004)
[4] Sadeghirad,A。;Brannon,R.M。;Burghardt,J.,一种对流粒子域插值技术,用于扩展材料点方法在涉及大规模变形问题中的适用性,国际J数值方法工程,86,12,1435-1456(2011)·Zbl 1235.74371号
[5] Song,Y。;刘,Y。;Zhang,X.,自由面复杂流动问题的输运点方法,计算粒子力学,7377-391(2020)
[6] 斯特芬,M。;Kirby,R.M。;Berzins,M.,材料点法中正交误差的分析和减少(MPM),Int J Numer Methods Eng,76,61922-948(2008)·Zbl 1195.74300号
[7] 苏尔斯基,D。;龚,M.,《改进材料点方法》(Weinberg,K.;Pandolfi,A.),《多场和多尺度问题的创新数值方法》,《应用和计算力学课堂讲稿》,81(2016),施普林格,217-240
[8] 陈,Z。;胡,W。;沈,L。;Xin,X。;Brannon,R.,《利用损伤扩散模拟动态失效的MPM评估》,《工程分形力学》,69、17、1873-1890(2002)
[9] 甘,Y。;孙,Z。;陈,Z。;张,X。;Liu,Y.,使用B样条基函数增强材料点法,国际数值方法工程杂志,113,3,411-431(2018)
[10] 黄,P。;张,X。;马,S。;Wang,H.,显式MPM的共享内存OpenMP并行化及其在超高速碰撞中的应用,CMES,38,2,119-148(2008)·Zbl 1357.74082号
[11] 张博士。;邹强。;范德海登,W.B。;Ma,X.,应用于多相流的物质点法,《计算物理杂志》,227,6,3159-3173(2008)·Zbl 1329.76288号
[12] 马,Z。;张,X。;Huang,P.,《模拟大量晶粒大变形和接触的面向对象MPM框架》,CMES,55,1,61-87(2010)
[13] 黄,P。;张,X。;马,S。;Huang,X.,《冲击和侵彻模拟中材料点法的接触算法》,国际数值方法工程杂志,85,4,498-517(2011)·Zbl 1217.74145号
[14] 张,D.Z。;马,X。;Giguere,P.T.,通过修改形状函数梯度增强的材料点方法,《计算物理杂志》,230,16,6379-6398(2011)·Zbl 1419.76513号
[15] Lian,Y.P。;张,X。;Liu,Y.,有限元法与材料点法的局部多网格接触耦合,计算方法应用机械工程,200,47-48,3482-3494(2011)·兹比尔1230.74187
[16] 巴登哈根,S.G。;奈恩,J.A。;Lu,H.,使用混合J积分和内聚定律方法用材料点法模拟动态断裂,国际分形杂志,170,1,49-66(2011)·Zbl 1283.74053号
[17] 北卡罗来纳州Daphalapurkar。;卢,H。;焦化,D。;Komanduri,R.,使用广义插值材料点(gimp)方法模拟动态裂纹扩展,国际分形杂志,143,1,79-102(2007)·Zbl 1198.74068号
[18] 陈,Z。;冯·R。;Xin,X。;Shen,L.,剪切剪胀冲击破坏的计算模型,国际数值方法工程杂志,56,141979-1997(2003)·Zbl 1038.74615号
[19] 梁,Y。;Benedek,T。;张,X。;Liu,Y.,裂纹问题的丰富形状函数材料点法,计算方法应用机械工程,322541-562(2017)·Zbl 1439.74360号
[20] 苏尔斯基,D。;Peterson,K.,《朝向北极海冰的一种新的弹性去粘性模型》,Phys D,240,20,1674-1683(2011)
[21] 苏尔斯基,D。;Schreyer,L.,用脱粘本构模型对动态材料破坏进行MPM模拟,欧洲机械与固体杂志,23,3,423-445(2004)·Zbl 1062.74043号
[22] Lian,Y.P。;张,X。;周,X。;Ma,Z.,A FEMP方法及其在冲击荷载下钢筋混凝土动态响应建模中的应用,计算方法应用机械工程,200,17-20,1659-1670(2011)·Zbl 1228.74116号
[23] Lian,Y.P。;张,X。;Liu,Y.,自适应有限元材料点法及其在极端变形问题中的应用,计算方法应用机械工程,241275-285(2012)·Zbl 1353.74072号
[24] 约克·A.R。;苏尔斯基,D。;Schreyer,H.L.,基于材料点方法的流体-膜相互作用,国际数值方法工程杂志,48,6,901-924(2000)·Zbl 0988.76073号
[25] Lian,Y.P。;刘,Y。;Zhang,X.,流体-膜相互作用问题中膜元件与材料点法的耦合,国际机械材料设计杂志,10,2,199-211(2014)
[26] Bazilevs,Y。;Takizawa,K.,《计算流体-结构相互作用和流动模拟进展》(2017),施普林格出版社
[27] 约克·A.R。;苏尔斯基,D。;Schreyer,H.L.,薄膜模拟的材料点法,国际数值方法工程杂志,44,10,1429-1456(1999)·兹比尔0971.74079
[28] 巴登哈根,S。;布拉克比尔,J。;Sulsky,D.,粒状材料的材料点法,计算方法应用机械工程,187,3-4,529-541(2000)·Zbl 0971.76070号
[29] 巴登哈根,S。;Guilkey,J.E。;罗西格,K。;布拉克比尔,J。;Witzel,W。;Foster,J.,材料点法的改进接触算法及其在颗粒材料应力传播中的应用,CMES,2,4,509-522(2001)·Zbl 1147.74375号
[30] 胡,W。;Chen,Z.,用于模拟直齿轮啮合过程的多网格MPM,计算结构,81,20,1991-2002(2003)
[31] Homel,医学硕士。;Herbold,E.B.,材料点法中断裂和摩擦接触的现场粒度划分,国际数值方法工程杂志,109,1013-1044(2017)
[32] 毛茛属。;卡门斯基,D。;张,D.Z。;Bazilevs,Y。;Long,C.C.,使用单个速度场在材料点法中建模强不连续性,计算方法应用机械工程,345584-601(2019)·Zbl 1440.74032号
[33] 崔,X。;张,X。;Sze,K。;周,X.,用于高爆爆炸问题数值模拟的交替有限差分材料点法,CMES,92,5,507-538(2013)·Zbl 1356.76200号
[34] 吉尔基,J。;Harman,T.等人。;Banerjee,B.,《模拟高能装置爆炸的欧拉-拉格朗日方法》,《计算结构》,85,11-14,660-674(2007)
[35] 崔晓霞。;张,X。;周,X。;刘,Y。;Zhang,F.,耦合有限差分物质点法及其在爆炸模拟中的应用,CMES,98,6,565-599(2014)·Zbl 1356.80062号
[36] Gilmanov,A。;Acharya,S.,用于模拟三维流体-结构相互作用问题的混合浸没边界和材料点方法,国际数值方法流体,56,12,2151-2177(2008)·Zbl 1388.76249号
[37] 哈马德,F。;Stolle,D。;Vermeer,P.,《材料点法中膜的建模及其应用》,《国际数值分析方法地质学杂志》,39,8,833-853(2015)
[38] Cheon,Y.-J。;Kim,H.G.,材料颗粒与有限元相互作用的有效接触算法,计算方法应用机械工程,335631-659(2018)·Zbl 1440.74384号
[39] Chen,Z.P。;邱晓明。;张,X。;Lian,Y.P.,基于颗粒-表面接触算法的有限元法与材料点法的改进耦合,计算方法应用-机械工程,293,1-19(2015)·Zbl 1423.74870号
[40] 吴,B。;陈振平。;张,X。;刘,Y。;Lian,Y.P.,鸟类撞击模拟的耦合壳-材料点法,机械学报,31,1,1-18(2018)
[41] 本森·D·J。;Hallquist,J.O.,壳体结构后屈曲分析的单表面接触算法,计算方法应用机械工程,78,2,141-163(1990)·Zbl 0708.73079号
[42] 奥尔登堡,M。;Nilsson,L.,联系人搜索的位置码算法,国际数学家方法工程,37,3,359-386(1994)·Zbl 0788.73071号
[43] 杨,B。;Laursen,T.A.,一种包括边界体积树的接触搜索算法,应用于有限滑动迫击炮公式,Comput Mech,41,2189-205(2008)·Zbl 1162.74481号
[44] Abbo,A。;Sloan,S.,Mohr-Coulomb屈服准则的光滑双曲线近似,计算结构,54,3,427-441(1995)·Zbl 0877.73015号
[45] Bićanić,N.,Mohr-Coulomb弹塑性多个主动屈服条件的检测,计算结构,62,1,51-61(1997)·Zbl 0903.73019号
[46] 吴国喜。;徐,G.-D。;Duan,W.Y.,基于完全非线性速度势理论的楔形体入水问题总结,J Hydrodyn Ser B,22,5,859-864(2010)
[47] 赵,R。;法尔廷森,O。;Aarsnes,J.,有流分离和无流分离情况下任意二维截面的入水,第21届海军流体动力学研讨会论文集,挪威特隆赫姆,408-423(1996),国家科学院出版社:美国华盛顿特区国家科学院出版社
[48] Zhang,Y。;邹强。;格里夫斯,D。;里夫·D·。;亨特·拉比,A。;Graham,D.,水进出的水平集浸没边界法,《公共计算物理》,8,2,265-288(2010)·Zbl 1364.76102号
[49] Shao,S.,自由落体入水的不可压缩SPH模拟,国际数值方法流体,59,1,91-115(2009)·Zbl 1391.76633号
[50] 单速度场,《应用力学与工程计算机方法》345(2019)584-601·Zbl 0889.76066号
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