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惩罚耦合修剪NURBS壳的显式动态等几何B-rep分析。 (英语) Zbl 1441.74256号

概要:等几何B-Rep分析(IBRA)是第一种基于工业CAD中普遍存在的修剪NURBS B-Rep模型,实现计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)全面集成的方法。然而,文献中没有系统地研究IBRA对显式动力学问题的适用性,例如车辆碰撞模拟,尤其是修剪和惩罚耦合对临界时间步长的影响。为了填补这一空白,我们开发了显式IBRA,它将IBRA的补丁耦合功能与有限元求解器LS-DYNA的显式动态特性相结合。
对于显式IBRA,我们特别(i)开发了一种新的基于惩罚的B-Rep元公式,用于六自由度Reissner-Mindlin壳,(ii)将IBRA理论正式扩展到显式时间积分方案,(iii)表明通用稳定性准则和基于最大特征值的有限元时间步长估计仍然成立,并且(iv)使用IBRA交换格式在CAD程序Rhinoceros和求解器LS-DYNA之间实现了一个封闭的设计工作流。我们解决了选定的基准问题,从准静态线弹性问题到具有大变形的高动态弹塑性问题,并获得了精确的结果,其中惩罚因子不会或只会导致稳定时间步长略微减小。也就是说,我们发现惩罚耦合对显式分析中的临界时间步长没有严重影响,这使得显式IBRA实际上是适用的。最后,我们研究了动态载荷下的工业宝马发动机罩模型,并观察到与参考有限元模拟的良好一致性。

MSC公司:

第74S05页 有限元方法在固体力学问题中的应用
65N30型 偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Riz和Galerkin方法
65D07年 使用样条曲线进行数值计算
74K25型 外壳

软件:

LS-DYNA公司
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全文: 内政部

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