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改进的局部径向基函数法求解小应变弹塑性问题。 (英语) Zbl 07822147号

摘要:近年来,强形式无网格方法受到了广泛关注,并被广泛研究和应用于科学和工程中的一系列问题。然而,由于应力和应变之间的本构关系往往不光滑,弹塑性问题的求解已被证明是难以捉摸的。解决这些问题的新颖之处在于引入虚拟有限差分模板,以形成一种混合径向基函数生成有限差分(RBF-FD)方法,该方法首次用于求解小应变von Mises弹塑性问题。本文进一步将新方法与两种替代的传统RBF-FD方法进行了对比,这两种方法在应用于这类问题时都失败了。这三种方法在离散作用于非光滑应力场的平衡方程中的散度算子方面有所不同。此外,还采用了一种创新的稳定化技术来稳定边界条件,这对于任何一种方法的成功收敛都是至关重要的。在弹性和弹塑性基准上评估方法,其中研究了新引入自由参数的容许范围,包括稳定性、精度和收敛速度。

MSC公司:

74C05型 小应变率相关塑性理论(包括刚塑性和弹塑性材料)
65D12号 数值径向基函数近似
65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
74平方米 有限差分法在固体力学问题中的应用

软件:

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参考文献:

[1] Argyris,J.H.,三维连续体的弹塑性矩阵位移分析。飞行员。J.,657633-636(1965年)
[2] de Souza Neto,E.A。;Peric,D。;Owen,D.R.,《塑性计算方法:理论与应用》(2011),John Wiley&Sons:John Willey&Sons Chichester,West Sussex,英国
[3] 加的夫,P。;Demirdíić,i.,《固体力学有限体积法三十年》。架构(architecture)。计算。《工程方法》,53721-3780(2021)
[4] Katsikadelis,J.T.,《工程师和科学家的边界元方法:理论和应用》(The Boundary Element Method for Engineers and Scientist:Theory and Applications)(2016年),爱思唯尔出版社,学术出版社:爱思唯尔出版社,英国牛津大学出版社
[5] Atluri,S.,《域和BIE离散的无网格方法(MLPG)》(2004),科技出版社:美国明尼苏达州德卢斯科技出版社·Zbl 1105.65107号
[6] 刘国荣。;Gu,Y.T.,《无网格方法及其编程导论》(2005),施普林格·多德雷赫特:施普林格尔·多德雷希特,荷兰
[7] Liu,G.R.,《无网格方法:超越有限元方法》(2009年),Taylor&Francis Group:美国路易斯安那州巴吞鲁日Taylor和Francis集团
[8] 萨勒尔,B。;Atluri,S.N.,《无网格和其他新型计算方法的最新研究》(2010),科技出版社:美国明尼苏达州德卢斯科技出版社
[9] 李,H。;Mulay,S.S.,《无网格方法及其数值特性》(2013),CRC出版社,Taylor&Francis Group:CRC出版社、Taylor and Francis集团,美国纽约·Zbl 1266.65001号
[10] 胡椒,D。;Kassab,A。;Divo,E.,《有限元、边界元和无网格方法简介:传热和流体流动应用》(2014),ASME出版社:美国纽约ASME出版社
[11] Slak,J.,自适应RBF-FD方法(2020),卢布尔雅那大学:斯洛文尼亚卢布尔雅那大学(博士论文)
[12] 扎莫洛,R。;诺比尔,E。;Sarler,B.,RBF-FD无网格离散化方程组求解中用于加速收敛的新型多级技术。J.计算。物理。,311-334 (2019) ·Zbl 1452.65378号
[13] Belytschko,T。;吕义勇。;顾,L。;Tabbara,M.,静态和动态断裂的无元素伽辽金方法。国际固体结构杂志。,17, 2547-2570 (1995) ·Zbl 0918.73268号
[14] 南卡罗莱纳州阿特卢里。;Zhu,T.,计算力学中的一种新的无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)方法。计算。机械。,2, 117-127 (1998) ·Zbl 0932.76067号
[15] Mirzaei,D。;Hasanpour,K.,弹性动力学分析的直接无网格局部Petrov-Galerkin方法。机械学报。,3, 619-632 (2016) ·Zbl 1334.74084号
[16] Gingold,R.A。;Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学:非球形恒星的理论和应用》。周一。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,第3375-389页(1977年)·Zbl 0421.76032号
[17] 刘伟凯。;S·6月。;李,S。;Adee,J。;Belytschko,T.,再现结构动力学的核粒子方法。国际。J.数字。方法工程,101655-1679(1995)·Zbl 0840.73078号
[18] Oñate,E。;Idelsohn,S。;齐恩基维茨,O.C。;Taylor,R.L.,计算力学中的有限点方法。对流传输和流体流动的应用。国际。J.数字。方法工程,223839-3866(1996)·Zbl 0884.76068号
[19] Wang,J.G。;Liu,G.R.,基于径向基函数的点插值无网格方法。国际。J.数字。方法工程,11623-1648(2002)·Zbl 1098.74741号
[20] 刘庆国。;Šarler,B.,基于力平衡设计的三维弹性问题无虚拟边界基本解方法。工程分析。已绑定。元素。,244-253 (2019) ·Zbl 1464.74402号
[21] 普拉克斯,C。;Sadat,H.,二维不可压缩通道流动的同位扩散近似方法。机械。Res.Commun.公司。,1, 61-66 (1996) ·Zbl 0850.76475号
[22] 萨勒尔,B。;Vertnik,R.,扩散问题的无网格显式局部径向基函数配置法。计算。数学。申请。,8,1269-1282(2006年)·Zbl 1168.41003号
[23] 托尔斯蒂克,A。;Shirobokov,D.,《在“有限差分模式”中使用径向基函数及其在弹性问题中的应用》。计算。机械。,1, 68-79 (2003) ·Zbl 1063.74104号
[24] Kargarnovin,M。;Ekhteraei Toussi,H。;Fariborz,S.,《弹塑性无元件伽辽金法》。计算。机械。,3, 206-214 (2004) ·Zbl 1067.74071号
[25] Chen,J.-S。;潘,C。;吴昌堂。;Liu,W.K.,非线性结构大变形分析的再生核粒子方法。计算。方法应用。机械。工程师,1195-227(1996)·Zbl 0918.73330号
[26] 吉发,Z。;Z.Wen-pu。;Zheng,Y.,无网格方法及其在弹塑性问题中的应用。浙江科技大学学报。A: 申请。物理学。工程,2148-154(2005)·Zbl 1161.74526号
[27] 吕义勇。;Belytschko,T。;Gu,L.,无元素Galerkin方法的新实现。计算。方法应用。机械。工程,3397-414(1994)·兹伯利0847.73064
[28] 刘国荣。;Gu,Y.T.,无网格方法:二维固体的无网格弱-强(MWS)形式方法。计算。机械。,1, 2-14 (2003) ·Zbl 1063.74105号
[29] 张,X。;宋,K.Z。;卢,M.W。;Liu,X.,基于径向基函数配置的无网格方法。计算。机械。,4, 333-343 (2000) ·Zbl 0986.74079号
[30] 奥齐斯克,M.N。;奥兰德,H.R.B。;科罗拉多,M.J。;Cotta,R.M.,《传热中的有限差分方法》(2017),CRC出版社:CRC出版社Taylor&Francis Group
[31] Kansa,E.J.,《多元二次曲面:一种应用于计算流体动力学的散射数据近似方案——表面近似和偏导数估计》。计算。数学。申请。,8, 127-145 (1990) ·Zbl 0692.76003号
[32] Kansa,E.J.,《多重二次曲面:一种离散数据近似方案,应用于抛物型、双曲型和椭圆型偏微分方程的计算流体动力学II解》。计算。数学。申请。,8, 147-161 (1990) ·Zbl 0850.76048号
[33] Vertnik,R。;Šarler,B.,对流-扩散固液相变问题的无网格局部径向基函数配置法。国际。J.数字。《热流体流动方法》,5617-640(2006)·Zbl 1121.80014号
[34] Kosec,G。;Šarler,B.,用局部无网格方法求解低普朗特数自然对流基准。国际。J.数字。热流体流动方法,1,22(2013)
[35] Kosec,G。;Šarler,B.,用无网格方法模拟二元金属铸件中的宏观偏析和细观偏析。工程分析。已绑定。元素。,36-44(2014年)·Zbl 1297.80015号
[36] Lehto,E。;Shankar,V。;Wright,G.,曲面上反应扩散方程的径向基函数(RBF)紧致有限差分(FD)格式。SIAM J.科学。计算。,5,A2129-A2151(2017)·Zbl 1371.41018号
[37] Mramor,K。;Vertnik,R。;Šarler,B.,用显式局部径向基函数配置法模拟磁场影响下的自然对流。芝加哥商品交易所计算。模型。工程科学。CMES,4327-352(2013)·兹比尔1356.76441
[38] Mramor,K。;Vertnik,R。;Šarler,B.,局部径向基函数配置法在磁场影响下三维腔体自然对流中的应用。工程分析。已绑定。元素。,17-18, 1-13 (2020) ·Zbl 1464.76133号
[39] V.Hatić,Z.Rek,K.Mramor,B.Mavrić,B.Sarler,包含异质多孔介质的盖驱动腔的无网格溶液,载于:IOP会议系列:材料科学与工程,第861卷,瑞典Jönköping,2020,012028,http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/861/1/012028
[40] Hatić,V。;马夫里奇,B。;Sarler,B.,非牛顿流体的盖驱动腔问题的无网格模拟。工程分析。已绑定。元素。,86-99 (2021) ·Zbl 1521.76745号
[41] 多布拉维奇,T。;马夫里奇,B。;Šarler,B.,用无网格方法减少枝晶生长的相场模拟中离散化诱导的各向异性。计算。马特。科学。,1 (2020)
[42] 巴约纳,V。;Sanchez-Sanz,M。;费尔南德斯·塔拉佐,E。;Kindelan,M.,RBF-FD微燃烧建模:复杂几何反应流的高阶无网格方法。申请。数学。型号。,2-3, 635-655 (2021) ·Zbl 1481.76278号
[43] Vertnik,R。;扎洛日尼克,M。;Šarler,B.,用无网格方法求解同时存在材料和相间移动边界的瞬态直轧铝坯铸造问题。工程分析。已绑定。元素。,10, 847-855 (2006) ·Zbl 1195.76325号
[44] 费雷拉,A.J.M。;罗克,C.M.C。;Martins,P.A.L.S.,使用高阶剪切变形理论和基于多元径向基函数方法的有限点公式对复合材料板进行分析。复合材料B,7627-636(2003)
[45] 费雷拉,A.J.M。;Fasshauer,G.E.,用RBF伪谱法计算剪切变形梁和板的固有频率。计算。方法应用。机械。工程,113-146(2006)·Zbl 1120.74528号
[46] 史蒂文斯,D。;功率,H。;Cliffe,K.,在广义有限差分模式中使用局部支持的RBF配置求解线性弹性。工程分析。已绑定。元素。,1, 32-41 (2013) ·Zbl 1351.74160号
[47] 哈诺格鲁,美国。;Šarler,B.,基于先进无网格解决方案的钢铁热轧模拟系统。金属,7788(2019)
[48] S.Gerace,E.Divo,A.Kassab,《轴对称热弹性的局部径向基函数无网格方法》,旧金山,加利福尼亚州,美国,http://dx.doi.org/10.2514/6.2006-3788
[49] B.Mavrić,B.Šarler,《二维线性热弹性的配点无网格法》,载于:第三届国际热问题计算方法会议,ThermaComp 2014年,斯洛文尼亚布莱德,2014年,第279-282页。
[50] 哈诺格鲁,美国。;伊斯兰,S.-u.-I。;Šarler,B.,用无网格方法对钢的热成型轧制进行热机械分析。Procedia Eng.,3181-3186(2011)
[51] 哈诺格鲁,美国。;Šarler,B.,使用无网格方法进行多道次热轧模拟。计算。结构。,1-14 (2018)
[52] 哈诺格鲁,美国。;Šarler,B.,非对称槽型轧制模拟系统。《Procedia Manuf.》,121-128(2018)
[53] Mavrić,B.,《低频电磁直接激冷铸造热力学无网格建模》(2017),新戈里察大学:斯洛文尼亚新戈里卡大学(博士论文)
[54] B.Mavrić,T.Doburc,R.Vertnik,B.Šarler,钢连铸的无网格热机械移动切片模型,in:IOP会议系列:材料科学与工程,第861卷,瑞典Jönköping,2020,018,http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/861/1/012018
[55] F.Strniša,M.Jančić,G.Kosec,小应变塑性问题的无网格解,收录于:2022年第45届国际信息、通信和电子技术大会(MIPRO),克罗地亚奥帕蒂亚,2022年,第257-262页,http://dx.doi.org/10.23919/MIPRO55190.2022.9803585
[56] 传单,N。;福恩伯格,B。;巴约纳,V。;Barnett,G.A.,《关于多项式在RBF-FD近似中的作用:I.插值和精度》。J.计算。物理。,1, 21-38 (2016) ·Zbl 1349.65642号
[57] 巴约纳,V。;传单,N。;福恩伯格,B。;Barnett,G.A.,关于多项式在RBF-FD近似中的作用:II。椭圆偏微分方程的数值解。J.计算。物理。,5, 257-273 (2017) ·Zbl 1380.65144号
[58] Gerace,S。;埃尔哈特,K。;Kassab,A。;Divo,E.,大型三维传热问题的模型集成局部配置无网格方法。工程分析。已绑定。元素。,2-19 (2014) ·Zbl 1297.65128号
[59] 哈里斯,M。;Kassab,A。;Divo,E.,RBF混合插值方法在冲击问题中的应用。计算。协助。方法工程科学。,3, 229-241 (2015)
[60] Simo,J.C.(西莫,J.C.)。;Hughes,T.J.R.,《计算非弹性》(2000),纽约斯普林格出版社:美国纽约斯普林格出版社·Zbl 0934.74003号
[61] O.达维多夫。;Oanh,D.,泊松方程的自适应无网格中心和RBF模板。J.计算。物理。,2, 287-304 (2011) ·Zbl 1207.65136号
[62] 哈诺格鲁,美国。;Šarler,B.,用局部径向基函数配置法模拟连轧机中钢材的热成型轧制。芝加哥商品交易所计算。模型。工程科学。,5, 447-479 (2015)
[63] 法绍尔,G.E。
[64] 舒,C。;丁·H。;Yeo,K.S.,基于局部径向基函数的微分求积方法及其在求解二维不可压缩Navier-Stokes方程中的应用。计算。方法应用。机械。工程师,71941-954(2003)·Zbl 1025.76036号
[65] 郑浩。;张,C。;Wang,Y.-S。;斯莱德克,J。;Sladek,V.,二维声子晶体中反平面横向弹性波传播分析的无网格局部RBF配置方法。J.计算。物理。,997-1014 (2015) ·Zbl 1349.74380号
[66] 郑浩。;杨,Z。;张,C。;Tyrer,M.,一种用于计算具有任意几何散射体的声子晶体能带结构的局部径向基函数配置方法。申请。数学。型号。,13, 447-459 (2018) ·Zbl 1480.74169号
[67] 斯莱克,J。;Kosec,G.,关于无网格PDE离散化节点分布的生成。SIAM J.科学。计算。,5、A3202-A3229(2019)·Zbl 07123723号
[68] Khosrowpour,E。;Hematian,M。;Hajhashemkhani,M.,超弹性材料应力分析的一种强型无网格方法。工程分析。已绑定。元素。,32-42(2019)·Zbl 1464.74398号
[69] Simonenko,S。;巴约纳,V。;Kindelan,M.,用RBF方法解决弹性静力问题的最佳形状参数。工程数学杂志。,1, 115-129 (2014) ·Zbl 1359.74473号
[70] S.Timoshenko,J.G.,《弹性理论》(1951),麦格劳-希尔图书公司:美国纽约麦格劳–希尔图书公司·Zbl 0045.26402号
[71] Smith,M.,Abaqus/标准用户手册,6.9版(2009年),达索系统仿真公司:美国达索系统仿真公司
[72] Trefethen,L.N。;Bau,D.,数值线性代数(1997),SIAM,工业和应用数学学会:SIAM,美国宾夕法尼亚州费城工业和应用数理学会·Zbl 0874.65013号
[73] Belytschko,T。;刘伟凯。;莫兰,B。;Elkhodary,K.I.,《连续体和结构的非线性有限元》(2014),威利:威利英国
[74] 托米内克,I。;Larsson,E。;Heryudono,A.,一种改进稳定性的最小二乘径向基函数有限差分法。SIAM J.科学。计算。,2,A1441-A1471(2021)·Zbl 1472.65153号
[75] 奥尔特加,J。;Rheinboldt,W.,多变量非线性方程的迭代解(1970),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0241.65046号
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