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使用平滑有限元法对实体进行弹性和弹塑性分析的任意多边形网格。 (英语) Zbl 07653074号

小结:本文首次将光滑有限元方法(S-FEM)扩展到使用任意复杂网格,包括非凸多边形网格。提出了一种基于S-FEM的任意多边形单元的新公式,用于分析弹性和弹塑性问题。这使得能够使用常规四边形、凸多边形、凹多边形单元和n边凹多边形单元的多边形单元。这是通过利用S-FEM在稳定性、适应网格畸变以及在应变场计算中无需微分等方面的独特特性实现的。耳朵修剪技术用于在没有任何伪节点的情况下自动生成平滑域。S-FEM中的梯度平滑技术确保了使用这种复杂网格的稳定性,不需要额外的稳定性控制措施。此外,区域积分被转换为沿次三角区域的边界积分,这只需要场节点处的形状函数值。这避免了坐标映射,因此它是一个无雅可比公式。通过将切线刚度矩阵分解为三部分:弹性刚度矩阵、应变位移矩阵和应力应变矩阵的导数,在S-FEM中实现了von Mises弹塑性模型。前两个矩阵在初始阶段只计算一次,每次迭代只更新应力应变矩阵的导数,以捕捉非线性。数值结果表明,该方法能够有效地处理一般非凸单元,具有良好的精度和鲁棒性。它为处理具有任意形状晶粒的多晶金属材料提供了有效的工具。

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74-XX岁 可变形固体力学
65-XX岁 数值分析
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