×

使用近似全质量矩阵逆的材料点法模拟。 (英语) Zbl 1506.74422号

总结:所有材料点方法(MPM)代码都使用集中质量矩阵近似整个质量矩阵。由于这种方法会导致耗散,大多数MPM模拟都依赖于所谓的FLIP方法来限制耗散。最近处理这些FLIP方法引起的噪声的工作衍生出XPIC方法(用于扩展的粒子单元法),该方法使用投影算子从粒子速度中过滤零空间噪声。本文表明XPIC投影算子等价于使用全质量矩阵逆的渐近展开进行网格计算。从这一观点出发,我们导出了阶数为(k)的完整质量矩阵MPM的FMPM((k))(其中质量矩阵逆展开为(k\)项)。与先前的MPM算法相比,FMPM改变了用于更新粒子速度、位置、应力和应变的方法。几个例子表明,FMPM比XPIC具有更高的稳定性和准确性,耗散更小,并且具有足够高的k值,耗散也比FLIP方法更少。MPM的一个挑战是在电网上施加速度条件,这些挑战在FMPM中得到了放大。本文介绍了一种新的移动墙方法,该方法改进了网格边界条件,有利于FMPM和先前的MPM。最后,分别讨论了FMPM在具有显式裂纹和仿射外推选项的多材料模式MPM中的应用。

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

软件:

FEAPpv公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 齐恩凯维奇,O.C。;Taylor,R.L。;Zhu,J.Z.,《有限元方法:基础与基础》(2000),爱思唯尔·巴特沃斯-海涅曼:爱思唯尔·巴特沃斯-哈涅曼牛津,英国·Zbl 1307.74005号
[2] 齐恩凯维奇,O.C。;Taylor,R.L.,《固体和结构力学的有限元方法》(2000),Elsevier Butterworth-Heinemann:Elsevie Butterworth-Heinnemann Oxford,英国·Zbl 0991.74003号
[3] 苏尔斯基,D。;陈,Z。;Schreyer,H.L.,历史相关材料的粒子方法,计算。方法应用。机械。工程,118179-186(1994)·Zbl 0851.73078号
[4] 苏尔斯基,D。;周世杰。;Schreyer,H.L.,颗粒-细胞方法在固体力学中的应用,计算。物理学。通信,87,236-252(1995)·Zbl 0918.73334号
[5] Hammerquist,C.C。;Nairn,J.A.,一种新的材料点方法粒子更新方法,可减少噪声并增强稳定性,Comput。方法应用。机械。工程,318724-738(2017)·Zbl 1439.65127号
[6] 巴登哈根,S.G。;Kober,E.M.,广义插值材料点法,计算。模型。工程科学。,5, 477-496 (2004)
[7] 斯特芬,M。;Wallstedt,P.C。;Guilkey,J.E。;Kirby,R.M。;Berzins,M.,材料点法(MPM)中实施选择的检查和分析,计算。模型。工程科学。,31, 2, 107-127 (2008)
[8] 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.数字。方法工程,86,12,1435-1456(2011)·Zbl 1235.74371号
[9] 奈恩,J.A。;Guilkey,J.E.,广义插值材料点法的轴对称形式,国际。J.数字。方法工程,101,127-147(2015)·Zbl 1352.74486号
[10] 吉布斯,N.E。;J.W.G.普尔。;Stockmeyer,P.K.,减少稀疏矩阵带宽和轮廓的算法,SIAM J.Numer。分析。,13, 236-250 (1976) ·兹伯利0329.65024
[11] Brackbill,J.U。;Ruppel,H.M.,FLIP:二维流体流动的自适应分区、颗粒-细胞计算方法,J.Compute。物理。,65, 2, 314-343 (1986) ·兹比尔0592.76090
[12] Stomakhin,A。;施罗德,C。;Chai,L。;Teran,J。;Selle,A.,雪模拟的材质点方法,ACM Trans。图表。,32, 4, 102:1-102:10 (2013) ·Zbl 1305.68280号
[13] Nairn,J.A.,使用材料点法进行正交切削的数值模拟,工程分形。机械。,149, 262-275 (2015)
[14] Nairn,J.A.,《正交切削的数值建模:在木工工作台平面上的应用》,《界面焦点》,6,3,第20150110页,(2016)
[15] 莫勒,C。;Van Loan,C.,《计算矩阵指数的十九种可疑方法》,25年后,SIAM Rev.,45,1,3-49(2003)·Zbl 1030.65029号
[16] Bardenhagen,S.G.,材料点法中的能量守恒误差,J.Compute。物理。,180383-403(2002年)·Zbl 1061.74057号
[17] Nairn,J.A.,显式裂纹的材料点法计算,计算。模型。工程科学。,4, 6, 649-664 (2003) ·Zbl 1064.74176号
[18] 周S.,基于材料点法的材料失效数值预测(1998),新墨西哥大学(博士论文)
[19] Sadeghirad,A。;Brannon,R.M。;Guilkey,J.E.,材料界面处弱不连续性富集的二阶对流粒子域插值(CPDI2),国际。J.数字。方法工程,95,11,928-952(2013)·兹比尔1352.74493
[20] Yang,W.C.,《使用材料点法研究海啸引起的桥梁流体和碎片荷载》(2016年),华盛顿大学(博士论文)
[21] 巴登哈根,S.G。;Brackbill,J.U。;Sulsky,D.,颗粒材料的材料点法,计算。方法应用。机械。工程,187,529-541(2000)·Zbl 0971.76070号
[22] 巴登哈根,S.G。;Guilkey,J.E。;罗西格,K.M。;Brackbill,J.U。;Witzel,W.M。;Foster,J.C.,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,计算。模型。工程科学。,2, 509-522 (2001) ·Zbl 1147.74375号
[23] 潘,X.-F。;Xu,A.-G。;张国忠。;张,P。;朱俊硕。;马,S。;Zhang,X.,解决碰撞问题的三维多网格材料点法,Commun。西奥。物理。,491129-1138(2008),arXiv:0708.3532·Zbl 1392.74047号
[24] 莱米亚莱,V。;Hurmane,A。;Nairn,J.A.,涉及大塑性应变和尖角接触的等通道角挤压的材料点法模拟,计算。模型。工程科学。,70, 1, 41-66 (2010)
[25] Nairn,J.A.,《使用多材料方法的材料点法中不完美界面的建模》,计算。模型。工程科学。,92, 3, 271-299 (2013) ·Zbl 1356.74014号
[26] 奈恩,J.A。;巴登哈根,S.G。;Smith,G.S.,材料点法中的广义接触和改进的摩擦加热,计算。第部分。机械。,5, 3, 285-296 (2018)
[27] 奈恩,J.A。;Hammerquist,C.C。;Smith,G.,用于提高精度、大变形问题和适当的零空间滤波的新材料点法接触算法,计算。方法应用。机械。工程,362112859(2020)·Zbl 1439.74504号
[28] 郭毅。;Nairn,J.A.,材料点法中的三维动态断裂分析,计算。模型。工程科学。,16, 141-156 (2006)
[29] Bardenhagen,S.G.公司。;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, 49-66 (2011) ·Zbl 1283.74053号
[30] 郭永杰。;Nairn,J.,材料点法中动态3D裂纹扩展的模拟,CMES Compute。模型。工程科学。,113, 4, 389-410 (2017)
[31] 江,C。;施罗德,C。;Selle,A。;Teran,J。;Stomakhin,A.,仿射粒子-细胞方法,ACM Trans。图表。,34, 4, 51:1-51:10 (2015) ·兹比尔1334.68253
[32] 江,C。;施罗德,C。;Teran,J.,《角动量守恒的仿射粒子-细胞方法》,J.Compute。物理。,338, 137-164 (2017) ·Zbl 1415.74052号
[33] 丁,欧。;Shinar,T。;Schroeder,C.,MAC网格和流体模拟的仿射粒子单元法,J.Compute。物理。,408,第109311条pp.(2020)·Zbl 07505632号
[34] Ogden,R.W.,《非线性弹性变形》(1984),Ellis-Harwood:Ellis-Harwood New York·Zbl 0541.73044号
[35] 库兰特,R。;弗里德里希斯(Friedrichs,K.)。;Lewy,H.,《关于数学物理的偏微分方程》,IBM J.Res.Dev.,11,2,215-234(1967)·Zbl 0145.40402号
[36] 卡莫贾拉,K。;布兰农,R。;Sadeghirad,A。;Guilkey,J.,固体力学验证试验,工程计算。,31, 2, 193-213 (2015)
[37] Wilkens,M.L.,动力学现象的计算机模拟(1999),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0926.76001号
[38] 冯·诺依曼,J。;Richtmyer,R.D.,《流体动力激波数值计算方法》,J.Appl。物理。,21, 232-237 (1950) ·Zbl 0037.12002号
[39] Forest,C.A.,等熵线能量、雨果温度和米格鲁内森状态方程,AIP Conf.Proc。,370, 1, 31-34 (1996)
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。