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大卫·J·沃尔特斯。;Darby J.Luscher。;约翰·D·耶格尔。

考虑计算速度与精度：选择合适的中尺度RVE边界条件。 （英语） Zbl 1506.74450号

计算。方法应用。机械。工程师。 374，文章ID 113572，第26页（2021）.
摘要：使用连续介质理论对材料的微观结构进行建模，可以检查粗尺度和细尺度行为之间的关系。计算极限通常需要从大块样品中选择一个子体积，以便直接建模微观结构。将边界条件应用于子体积，以模拟排除的大块材料。适当选择边界条件有助于有效确定子体积所需的适当空间比例。适用的边界条件包括直接位移、周期性和均匀牵引。虽然通常使用直接位移和周期边界条件，但由于压缩或剪切变形模拟中的刚体稳定性问题，统一牵引边界条件的使用有限。通过线性约束方程开发了均匀牵引边界条件的新应用，类似于直接位移和周期边界条件所采用的方法，以在模型相对变形干扰最小的情况下抑制刚体运动。这些边界条件是通过使用有限元方法压缩几个合成生成的周期性微结构来测试的。评估沿压缩轴的有效刚度时，直接位移边界条件产生了最刚的响应，而均匀牵引边界条件产生的柔度最大。周期性边界条件对所分析的所有体积产生了相同的响应，并且随着域体积的增加，直接位移和均匀牵引边界条件都趋向于周期性响应。还使用隐式和显式解算器评估了每个边界条件的计算性能。在所有边界条件中，直接位移边界条件的计算成本最低，其次是周期性均匀牵引。周期性和均匀牵引边界条件的计算开销限制了可模拟的可行空间尺度和网格分辨率。为特定用途选择适当的边界条件需要在允许的计算费用和方法的准确性之间取得平衡。讨论了评估使用哪些边界条件的技术。

引用于1文件

MSC公司：

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法

关键词：

直接位移;周期性的;均匀牵引;隐性的;明确的;有限元法

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\textit{D.J.Walters}等人，《计算》。方法应用。机械。工程374，文章ID 113572，26 p.（2021；Zbl 1506.74450）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Ghosh，S。；Lee，K。；Raghavan，P.，复合材料和多孔材料多尺度损伤分析的多级计算模型，国际固体结构杂志。，38, 14, 2335-2385 (2001) ·Zbl 1015.74058号
[2] Ghosh，S。；Bai，J。；Raghavan，P.，微结构脱粘复合材料损伤演化的并发多级模型，Mech。材料。，39, 3, 241-266 (2007)
[3] Raghavan，P。；Ghosh，S.，通过多级计算模型对弹性复合材料进行并行多尺度分析，计算。方法应用。机械。工程，193，6-8，497-538（2004）·兹比尔1060.74590
[4] Panchadhara，R。；Gonthier，K.A.，单轴变形波诱导粒状炸药中体积和表面耗散的中尺度分析，冲击波，21，1，43-61（2011）
[5] 巴鲁阿，A。；Zhou，M.，用于分析聚合物粘结炸药微观结构水平响应的拉格朗日框架，模拟建模。马特。科学。Eng.，19，5，文章055001 pp.（2011）
[6] 巴鲁阿，A。；Horie，Y。；Zhou，M.，HMX-Estane聚合物粘结炸药在冲击载荷下的能量局部化，J.Appl。物理。，111, 5 (2012), 054902 (11)
[7] Barua，A。；Kim，S。；Horie，Y。；周，M.，基于热点尺寸温度阈值的非均匀含能材料点火准则，J.Appl。物理。，113，6，第064906条pp.（2013）
[8] Barua，A。；Zhou，M.，HMX-Estane PBX微观结构温升的计算分析，计算。机械。，52, 1, 151-159 (2013)
[9] 阿罗拉，H。；塔尔顿，E。；Li-Mayer，J。；Charalambides，M.N。；Lewis，D.，使用有限元方法模拟拉伸下塑性粘结炸药微观结构的损伤和变形过程，计算。马特。科学。，110, 91-101 (2015)
[10] Walters，D.J。；Luscher，D.J。；Yeager，J.D。；Patterson，B.M.，《拉伸载荷下HTPB粘合剂和HMX晶体分层的粘性有限元建模》，《国际力学杂志》。科学。，140, 151-162 (2018)
[11] 礼仪，V.W。；Yeager，J.D。；帕特森，B.M。；Walters，D.J。；Stull，J.A。；Cordes，N.L。；Luscher，D.J。；亨德森，K.C。；Schmalzer，A.M。；Tappan，B.C.，塑料粘结炸药压缩过程中的原位成像，用于损伤建模，材料，10，6，638（2017）
[12] Yeager，J.D。；礼仪，V.W。；斯图尔，J.A。；Walters，D.J。；Schmalzer，A.M。；卢舍，D.J。；Patterson，B.M.，铸造HMX配方机械响应中微观结构特征的重要性，（AIP Conf.Proc.Shock Compression Condens.Matter 2017，Vol.070033（2018），AIP Publishing:AIP Publishing St.Louis，MO，USA），6
[13] Hill，R.，《增强固体的弹性特性：一些理论原理》，J.Mech。物理学。固体，11，5，357-372（1963）·Zbl 0114.15804号
[14] 博斯塔纳巴德，R。；Zhang，Y。；李，X。；科尼，T。；布林森，L.C。；阿普利，D.W。；刘伟凯。；Chen，W.，《计算微观结构表征和重建：最新技术回顾》，Prog。马特。科学。，95, 1-41 (2018)
[15] Terada，K。；Hori，M。；Kyoya，T。；Kikuchi，N.，计算均匀化方法中多尺度收敛的模拟，Int.J.Solids Struct。，37, 16, 2285-2311 (2000) ·Zbl 0991.74056号
[16] O.范德斯鲁伊斯。；Schreurs，P.J.G。；布雷克尔曼斯，W.A.M。；Meijer，H.E.H.，非均质弹粘塑性材料的整体行为：微观结构建模的影响，机械。材料。，32, 8, 449-462 (2000)
[17] Kanit，T。；森林，S。；加列特，I。；穆努里，V。；Jeulin，D.，《随机复合材料代表性体积元素尺寸的测定：统计和数值方法》，《国际固体结构杂志》。，40, 13-14, 3647-3679 (2003) ·Zbl 1038.74605号
[18] 库兹涅佐娃，V.G。；Geers，M.G.D。；Brekelmans，W.A.M.，《多相材料的多尺度二阶计算均匀化：嵌套有限元求解策略》，计算。方法应用。机械。工程，193，48-51，5525-5550（2004）·Zbl 1112.74469号
[19] Mesarovic，S.D。；Padbiri，J.，无序微观结构模拟的最小运动边界条件，Phil.Mag.，85，1，65-78（2005）
[20] Luscher，D.J.，《异质材料微观结构演化多尺度建模的层次框架》（2010），佐治亚理工学院（博士论文）
[21] Larsson，F。；Runesson，K。；Saroukhani，S。；Vafadari，R.，基于RVE问题微周期弱格式的计算均匀化，计算。方法应用。机械。工程，200，1-4，11-26（2011）·Zbl 1225.74069号
[22] Luscher，D。；麦克道尔，D。；Bronkhorst，C.，统计体积元素的二阶梯度多尺度均匀化的精细尺度边界条件的基本特征，国际多尺度计算杂志。工程，10，5，461-486（2012）
[23] Nguyen，V.-D。；贝切特，E。；Geuzaine，C。；Noels，L.，通过多项式插值在任意网格上施加周期性边界条件，计算。马特。科学。，55, 390-406 (2012)
[24] Tvergaard，V.，《含球形孔洞的韧性材料的局部化》，国际分形杂志。，18237-252（1982年）
[25] Javili，A。；Saeb，S。；Steinmann，P.，通过半狄利克雷边界条件在计算均匀化中实现恒定牵引边界条件的方面，Comput。机械。，59, 1, 21-35 (2017)
[26] Abaqus，A.，Documentation v.2016（2015），达索系统。
[27] Willis，J.R.，《复合材料的弹性理论》，（Hopkins，H.G.；Sewell，M.J.，《固体力学》（1982），佩加蒙：佩加蒙-牛津），653-686·Zbl 0508.73052号
[28] Castan̄eda，P.P.，《非线性各向同性复合材料的有效力学性能》，J.Mech。物理学。固体，39，1，45-71（1991）·Zbl 0734.73052号
[29] Enakoutsa，K.-B。；Leblond，J.-B.，延性断裂GLPD微观模型的数值实现和评估，《欧洲力学杂志》。A固体，28，3，445-460（2009）·Zbl 1158.74461号
[30] Leblond，J.B。；佩林，G。；Devaux，J.，《具有非局部损伤的韧性金属中的分叉效应》，J.Appl。机械。，61, 2, 236-242 (1994) ·Zbl 0807.73004号
[31] 戈洛加努，M。；Leblond，J.-B。；佩林，G。；Devaux，J.，多孔延性金属gurson模型的最新扩展，（Suquet，P.，Continuum Micromechanism（1997），施普林格维也纳：施普林格-维也纳），61-130·Zbl 0882.73004号
[32] 施耐德，K。；Klusemann，B。；Bargmann，S.，技术相关复合材料的全周期RVE：不值得努力！，J.机械。马特。结构。，12, 4, 471-484 (2017)
[33] Walters，D.J。；Luscher，D.J。；Yeager，J.D。；Patterson，B.M.，《使用基于层析成像的晶粒尺度有限元法研究HMX基复合材料中的变形和中尺度空洞生成》，（AIP Conf.Proc.Shock Compression Condens.Matter 2017，Vol.070031（2018），AIP Publishing:AIP Publishing St.Louis，MO，USA），6
[34] Luscher，D.J。；麦克道尔，D.L。；Bronkhorst，C.A.，材料分层多尺度建模的第二梯度理论框架，国际塑料杂志。，26, 8, 1248-1275 (2010) ·Zbl 1436.74005号
[35] Voigt，W.，《生物物理年鉴》，Beziehung zwischen den Beiden Elasticitätsconstants Isotroper Körper。，274, 12, 573-587 (1889) ·JFM 21.1039.01号
[36] Ostoja-Starzewski，M.，异质材料的随机场模型，国际固体结构杂志。，3522429-2455（1998年）·Zbl 0967.74513号
[37] Reuss，A.，Berechnung der Fließgrenze von Mischkristallen auf Grund der Plastizitätsbeding für Einkristalle，Z.Angew。数学。机械。，9, 1, 49-58 (1929) ·JFM 55.1110.02标准
[38] Moore，E.H.，《关于一般代数矩阵的倒数》，（Dresden，Arnold，Bull.Am.Math.Soc.14thth West.Met.Am.Math.Soc.，vol.26（1920）），385-397
[39] Bjerhammer，A.，《矩阵演算在最小二乘法中的应用》，Trans。R.仪器技术。股票。瑞典。，49, 1-86 (1951) ·Zbl 0043.12203号
[40] Penrose，R.，矩阵的广义逆，数学。程序。剑桥菲洛斯。《社会学杂志》，51，3，406-413（1955）·Zbl 0065.24603号
[41] Eiland，P.F。；Pepinsky，R.，《环四亚甲基四硝胺的晶体结构》，Z.Krist。克里斯特。材料。，106, 1-6 (1954)
[42] Sun，B。；Winey，J.M。；古普塔，Y.M。；胡克斯，D.E.，《使用脉冲受激热散射测定环四亚甲基四硝胺（β）-HMX）的二阶弹性常数》，J.Appl。物理。，第106、5条，第053505页（2009年）
[43] 胡克，D.E。；Ramos，K.J。；Bolme，C.A。；Cawkwell，M.J.，晶体分子炸药的弹性，推进剂爆炸。烟火。，40, 3, 333-350 (2015)
[44] 科克斯，U.F。；H.-R.温克。；Tomé，C.N.，《织构和各向异性：多晶体中的首选取向及其对材料性能的影响》，676（1998），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社，英国剑桥·Zbl 0916.73001号
[45] Hill，R.，《结晶骨料的弹性行为》，Proc。物理学。Soc.部门。A、 65,5349-354（1952）
[46] 哈欣，Z。；Shtrikman，S.，《关于各向异性和非均匀弹性力学中的一些变分原理》，J.Mech。物理学。固体，10，4，335-342（1962）·Zbl 0111.41401号
[47] 马萨·E·M。；克莱门茨，B.E。；Blumenthal，B。；凯迪，C。；格雷·伊伊，G.T。；Liu，C.，PBX粘合剂技术的粘弹性模型。众议员（2001），洛斯阿拉莫斯国家实验室：美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
[48] 沃尔特斯，D.J。；Luscher，D.J。；Yeager，J.D.，pbx复合材料的三维微观机械模拟，（AIP Conf.Proc.Shock Compression Condens.Matter 2019（2020），AIP Publishing:AIP Publishing Portland，OR），第070052页。
[49] 出版社，W.H。；Teukolsky，S.A。；韦特林，W.T。；Flannery，B.P.，《数值配方：科学计算的艺术》（2007），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社，美国纽约州纽约市·Zbl 1132.65001号
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