研究能有效模拟钢筋混凝土结构在爆炸和冲击载荷作用下的响应与破坏行为的数值算法具有重要意义.物质点法(Material Point Method,MPM)是模拟固体大变形和断裂破坏等极端问题的有效算法,杂交物质点有限元法(Hybrid Finite Element Mater...研究能有效模拟钢筋混凝土结构在爆炸和冲击载荷作用下的响应与破坏行为的数值算法具有重要意义.物质点法(Material Point Method,MPM)是模拟固体大变形和断裂破坏等极端问题的有效算法,杂交物质点有限元法(Hybrid Finite Element Material Point Method,HFEMP)通过在物质点法中引入有限元杆单元,有效地提高了模拟钢筋混凝土的计算效率.但与物质点法相同,HFEMP也存在跨网格误差、精度和稳定性低等问题.本文将交错网格物质点法的格心积分思想引入HFEMP,利用辅助网格进行物质点和杆单元的物理量更新映射和网格格心的物理量重构,发展了具有更高精度的杂交交错网格物质点有限元法(Hybrid Staggered Grid Finite Element Material Point Method,HSGFEMP).通过研究格心积分下杆单元尺寸与背景网格尺寸之比对计算结果的影响,验证了HSGFEMP算法的正确性和有效性.通过实际的钢筋混凝土侵彻算例验证了HSGFEMP的实用性以及相对HFEMP具有更高的精度和计算效率.展开更多
文摘研究能有效模拟钢筋混凝土结构在爆炸和冲击载荷作用下的响应与破坏行为的数值算法具有重要意义.物质点法(Material Point Method,MPM)是模拟固体大变形和断裂破坏等极端问题的有效算法,杂交物质点有限元法(Hybrid Finite Element Material Point Method,HFEMP)通过在物质点法中引入有限元杆单元,有效地提高了模拟钢筋混凝土的计算效率.但与物质点法相同,HFEMP也存在跨网格误差、精度和稳定性低等问题.本文将交错网格物质点法的格心积分思想引入HFEMP,利用辅助网格进行物质点和杆单元的物理量更新映射和网格格心的物理量重构,发展了具有更高精度的杂交交错网格物质点有限元法(Hybrid Staggered Grid Finite Element Material Point Method,HSGFEMP).通过研究格心积分下杆单元尺寸与背景网格尺寸之比对计算结果的影响,验证了HSGFEMP算法的正确性和有效性.通过实际的钢筋混凝土侵彻算例验证了HSGFEMP的实用性以及相对HFEMP具有更高的精度和计算效率.
