周期性点阵类桁架材料等效弹性性能预测及尺度效应 被引量：25

1

作者 阎军 程耿东 +1 位作者 刘书田 刘岭 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期421-428,共8页

比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最... 比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最小周期)个数的增加,分别从上下界逼近均匀化方法的结果.对于一类具有特殊微结构的桁架材料,只需一个单胞即可充分逼近均匀化结果.指出产生尺度效应的判据是,对D irichlet型边界条件下的代表体元法,单胞公共边界处的节点支反力是否平衡;对Neum ann型边界条件下的代表体元法,单胞边界间变形是否协调.最后,我们证明了对于一类均匀化方法求解中没有广义自由度的桁架材料,其均匀化结果就是各构件性能按照体积份数加权平均得到. 展开更多

关键词 桁架材料 等效性能预测 尺度效应 均匀化方法 代表体元法

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桁架板等效刚度分析 被引量：7

2

作者 苏文政 刘书田 张永存 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期763-767,共5页

桁架材料的连续介质等效模型的研究已有相当基础,而工程中桁架材料往往以类板结构形式出现,其变形表现出明显的弯曲特征。将类板桁架材料采用弯曲板模型模拟,研究合理的方法确定等效板模型的刚度具有重要意义。本文在基于Kirchhoff假定... 桁架材料的连续介质等效模型的研究已有相当基础,而工程中桁架材料往往以类板结构形式出现,其变形表现出明显的弯曲特征。将类板桁架材料采用弯曲板模型模拟,研究合理的方法确定等效板模型的刚度具有重要意义。本文在基于Kirchhoff假定的小挠度薄板弹性理论框架下,研究了类板桁架材料的等效弯曲薄板模型,提出了确定薄板模型等效刚度的基于Dirichlet位移边界条件的代表体元法,给出了确定各刚度系数所对应的代表体元的边界位移形式。具体计算了几种典型形式桁架板的等效刚度,并采用有限元离散模型和实验技术分析了桁架板在一定的边界约束和荷载作用下的响应,并与等效板模型的分析结果进行了对比。结果表明,在响应分析中,具有等效刚度的薄板模型可准确模拟类板桁架材料;连续介质板等效刚度计算的积分法不能给出准确的桁架板等效刚度,而基于Dirichlet位移边界条件的代表体元法获得的等效板的刚度具有很高的精度。 展开更多

关键词 桁架材料 桁架板 等效刚度 代表体元法

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桁架材料弹性波带隙特性分析 被引量：4

3

作者 刘书田 曹先凡 +1 位作者 贺丹 苏文政 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期213-218,共6页

研究了弹性波在周期性桁架材料中的传播特性,并根据桁架材料的周期性特点和杆纵向振动模态,给出了基于单胞的桁架材料弹性波色散(dispersion)方程。分析了1维和2维问题的色散特性,研究了相应的弹性波带隙性质;以CAE分析软件为工具平台... 研究了弹性波在周期性桁架材料中的传播特性,并根据桁架材料的周期性特点和杆纵向振动模态,给出了基于单胞的桁架材料弹性波色散(dispersion)方程。分析了1维和2维问题的色散特性,研究了相应的弹性波带隙性质;以CAE分析软件为工具平台对桁架材料的带隙特性进行了数值仿真实验,给出了基于谐响应和特征频率变化特征的仿真实验方法。仿真实验确认了所分析的桁架材料的带隙特性,同时说明所用的仿真实验方法是可行的。 展开更多

关键词 桁架材料 弹性波 带隙

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周期性点阵桁架材料力学性能分析的一种新的多尺度计算方法 被引量：3

4

作者 张洪武 吴敬凯 付振东 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期109-118,共10页

论文提出一种周期性点阵桁架材料力学性能分析的新的多尺度方法.方法的主要思想是通过数值构造能反映周期性桁架材料单胞内部非均质性的多尺度基函数,从而在大尺度上求得单胞的等效刚度阵,大大减小了模型计算量.通过引入基函数的耦合附... 论文提出一种周期性点阵桁架材料力学性能分析的新的多尺度方法.方法的主要思想是通过数值构造能反映周期性桁架材料单胞内部非均质性的多尺度基函数,从而在大尺度上求得单胞的等效刚度阵,大大减小了模型计算量.通过引入基函数的耦合附加项,以考虑多维矢量场问题不同方向间的耦合作用.数值研究表明,采用线性边界条件构造基函数有时会产生较强的边界效应,而超样本技术的振荡边界和周期性边界条件能很大程度地减少单胞边界强制变形产生的误差.特别是对于非均质特征尺度跟宏观单元尺度相近的单胞,论文提出的周期性边界条件具有很好的效果.所提出的方法的优点是,在所构造的多尺度有限元法的基础上,能较容易地进行降尺度计算,较准确地得到单胞内部小尺度上的应力应变信息,为材料强度分析的多尺度计算打下基础. 展开更多

关键词 多尺度计算方法 桁架材料 降尺度计算 基函数

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含流道微桁架夹层面板隔热性能评估方法 被引量：4

5

作者 张南 张永存 +2 位作者 陈文炯 吴书豪 刘书田 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期850-858,共9页

本文详细探讨了含流道的微桁架夹层面板内部复杂的传热机制,并基于简化假设,提出了一种评估该结构隔热性能的解析模型,建立了该类新型一体化主动冷却热防护结构的隔热性能快速评估方法。通过与Fluent软件详细的数值模拟结果对比,验证了... 本文详细探讨了含流道的微桁架夹层面板内部复杂的传热机制,并基于简化假设,提出了一种评估该结构隔热性能的解析模型,建立了该类新型一体化主动冷却热防护结构的隔热性能快速评估方法。通过与Fluent软件详细的数值模拟结果对比,验证了评估方法的有效性。该研究为新结构的实际应用提供了理论基础。 展开更多

关键词 热防护结构 含流道微桁架材料 解析模型 隔热性能 一体化设计

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二维类桁架材料结构弹塑性分析 被引量：2

6

作者 刘岭 阎军 程耿东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期54-62,共9页

类桁架材料所构成结构的弹塑性行为的精确建模分析保证非常耗时,为了在保证精度的前提下提高此类问题的求解效率,利用类桁架材料基本构件长细比较大的特点,将材料单胞简化为桁架模型．考虑到微单胞空间分布的周期性,基于数值均匀化理论... 类桁架材料所构成结构的弹塑性行为的精确建模分析保证非常耗时,为了在保证精度的前提下提高此类问题的求解效率,利用类桁架材料基本构件长细比较大的特点,将材料单胞简化为桁架模型．考虑到微单胞空间分布的周期性,基于数值均匀化理论提出了类桁架材料结构的宏微观两级弹塑性求解格式．原问题转化为宏观上一个非线性弹性连续体计算问题和微观上多个小规模桁架系统的弹塑性计算问题．两个数值算例分别考虑了简单加载,非单调加载,规则宏观结构和具有非完整单胞的较复杂宏观结构等问题．与实际结构计算结果在精度和时间等方面的比较验证了求解格式的有效性．最后还探讨了算法的适用范围． 展开更多

关键词 类桁架材料 弹塑性计算 多尺度分析 数值均匀化

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基于类桁架材料模型的不确定荷载下结构拓扑优化 被引量：3

7

作者 乔升访 周克民 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期252-256,共5页

用区间分析方法研究了不确定荷载下结构拓扑优化方法。采用类桁架材料模型建立拓扑优化类桁架连续体结构。根据区间变量运算法则推导出不确定荷载下应力约束体积最小类桁架结构的拓扑优化方法。首先采用区间分析方法得到任一点的最不利... 用区间分析方法研究了不确定荷载下结构拓扑优化方法。采用类桁架材料模型建立拓扑优化类桁架连续体结构。根据区间变量运算法则推导出不确定荷载下应力约束体积最小类桁架结构的拓扑优化方法。首先采用区间分析方法得到任一点的最不利荷载工况下应变状态。在此应变状态下,利用满应力准则优化类桁架材料中杆件的方向和密度。如此反复分析和优化,直至迭代收敛。最后由类桁架中杆件分布场可以近似离散得到桁架结构。通过几个数值算例验证了方法的有效性。数值算例显示了不确定荷载下的结构拓扑优化布局更合理。 展开更多

关键词 不确定荷载 区间理论 类桁架材料 拓扑优化 满应力准则

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不确定荷载下类桁架结构拓扑优化分析 被引量：2

8

作者 乔升访 周克民 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2015年第2期281-287,共7页

研究不确定荷载下应力约束拓扑优化结构.不确定荷载用区间变量表示,将不确定性区间荷载用有限个可能工况组合表示,从而将不确定性荷载问题转化为多工况问题.采用基于类桁架材料模型的多工况应力约束拓扑优化方法,求解不确定荷载作用下... 研究不确定荷载下应力约束拓扑优化结构.不确定荷载用区间变量表示,将不确定性区间荷载用有限个可能工况组合表示,从而将不确定性荷载问题转化为多工况问题.采用基于类桁架材料模型的多工况应力约束拓扑优化方法,求解不确定荷载作用下的拓扑优化结构.推导两杆结构的解析解,通过解析解验证了数值算例方法的有效性.分析比较了几个不确定荷载与确定性荷载作用下拓扑优化结构. 展开更多

关键词 拓扑优化 不确定荷载 健壮性 应力约束 类桁架材料

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基于类桁架材料模型优化方法计算稳定性研究 被引量：1

9

作者 李霞 周克民 《湖北大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第3期315-319,共5页

推导了2相正交类桁架材料模型,建立了基于类桁架连续体材料模型的单工况和多工况应力约束拓扑优化方法.以杆件在结点位置的密度和方向为设计变量,在单工况下,采用满应力准则法优化杆件密度,将杆件方向与主应力方向对齐;在多工况下,采用... 推导了2相正交类桁架材料模型,建立了基于类桁架连续体材料模型的单工况和多工况应力约束拓扑优化方法.以杆件在结点位置的密度和方向为设计变量,在单工况下,采用满应力准则法优化杆件密度,将杆件方向与主应力方向对齐;在多工况下,采用方向刚度包络线拟合的方法,由各单工况优化结构导出.通过反复迭代形成类桁架连续体材料优化分布场,进而形成类桁架结构.通过3个经典算例,验证了不同有限单元网格密度和形状下该拓扑优化方法的稳定性,克服了各种拓扑优化普遍存在的单元依赖性. 展开更多

关键词 结构设计 拓扑优化 数值稳定性 类桁架材料模型

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三维类桁架材料结构弹塑性分析

10

作者 牛斌 阎军 程耿东 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期1-7,共7页

由在空间周期性排布的三维类桁架材料组成的结构弹塑性分析可知,如果按空间桁架计算,由于构件数量巨大,需要的计算规模和计算时间惊人,甚至不可行.为此采用数值均匀化方法对三维类桁架材料构成的结构进行等效弹塑性分析,并和离散建模的... 由在空间周期性排布的三维类桁架材料组成的结构弹塑性分析可知,如果按空间桁架计算,由于构件数量巨大,需要的计算规模和计算时间惊人,甚至不可行.为此采用数值均匀化方法对三维类桁架材料构成的结构进行等效弹塑性分析,并和离散建模的空间桁架计算结果进行对比,计算结果表明等效分析可以大大节省计算时间,缩小计算规模,为类桁架材料复杂结构的计算和优化提供了一种可能.算例说明该方法不依赖于网格,可以应用于不同加载路径.最后给出了半圆柱形结构的等效分析,说明了方法的适用性. 展开更多

关键词 三维 类桁架材料 弹塑性分析 数值均匀化

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应用类桁架模型的连续体拓扑优化方法

11

作者 郑伟伟 周克民 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第3期327-331,共5页

为了避免棋盘格、单元铰接等数值不稳定现象,研究了基于类桁架模型的连续体拓扑优化方法.将单元节点处材料密度的大小和方向作为设计变量,采用满应力优化准则对材料密度大小进行优化.为了形成带孔洞的匀质连续体,对设计变量增加了上下... 为了避免棋盘格、单元铰接等数值不稳定现象,研究了基于类桁架模型的连续体拓扑优化方法.将单元节点处材料密度的大小和方向作为设计变量,采用满应力优化准则对材料密度大小进行优化.为了形成带孔洞的匀质连续体,对设计变量增加了上下限约束,剔除密度低于一定下限的节点,限制节点密度.算例结果表明:不需要进一步处理,就能从类桁架连续体中获得清晰的带孔板. 展开更多

关键词 结构优化 拓扑优化 类桁架材料 应力约束 平面连续体

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