一种新的实体壳单元在板料成形中的应用 被引量：10

1

作者 许江平 柳玉起 +1 位作者 杜亭 章志兵 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期48-52,共5页

开发了一种新的实体壳MSSS单元,在厚向划分一层网格采用多点积分,精确获得了厚向应力应变分布;采取粘性沙漏控制算法,克服了零能模式。厚向多点积分求解内力以及应力应变的更新,使得MSSS单元表现出了极好的单元性能,可以准确描述板料成... 开发了一种新的实体壳MSSS单元,在厚向划分一层网格采用多点积分,精确获得了厚向应力应变分布;采取粘性沙漏控制算法,克服了零能模式。厚向多点积分求解内力以及应力应变的更新,使得MSSS单元表现出了极好的单元性能,可以准确描述板料成形回弹现象。基于FASTAMP板料成形模拟软件,论文给出了一个方板拉深成形算例,以及两个NUMISHEET国际标准考题回弹算例,并且与实验结果以及相关文献中的模拟结果做了比较。 展开更多

关键词 MSSS实体壳单元 零能模式 多点积分 回弹模拟 板料成形 FASTAMP

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一种近场动力学非普通状态理论零能模式控制方法 被引量：8

2

作者 李潘 郝志明 甄文强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期329-338,共10页

近场动力学非普通状态理论在采用节点积分时将引起零能模式,造成位移场、应力应变场的数值不稳定性,影响计算精度甚至会导致完全错误的结果,因此必须对其进行控制.目前国际上还没有十分有效的零能模式控制方法.本文针对零能模式问题,提... 近场动力学非普通状态理论在采用节点积分时将引起零能模式,造成位移场、应力应变场的数值不稳定性,影响计算精度甚至会导致完全错误的结果,因此必须对其进行控制.目前国际上还没有十分有效的零能模式控制方法.本文针对零能模式问题,提出了一种通用的、高效的控制方法.根据近场动力学线性键理论,确定非均匀变形对应弹性张量的具体形式,考虑了微模量随不同作用键的变化.通过最小位能原理推导出非均匀变形引起的力状态,结合近场动力学力状态,得到稳定力状态表达式.从而建立起基于线性键理论的稳定关联材料模型,并应用于含圆孔平板、三点弯试件线弹性变形和损伤破坏过程模拟.数值结果表明,本文模型能有效抑制近场动力学非普通状态理论中的零能模式现象.与已有零能模式控制方法相比,其物理意义明确,不包含控制参数,避免了复杂的零能模式参数调节过程,提高了计算效率. 展开更多

关键词 近场动力学 非普通状态理论 零能模式 稳定 损伤

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一种新型稳定可结合三维本构的近场动力学方法

3

作者 林哲 汪磊 古泉 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期305-314,共10页

[目的]针对目前两种近场动力学(PD)理论,键型PD(BPD)无法应用三维材料本构模型,而态型PD在均匀化过程中出现零能模式常导致强非线性问题不稳定的挑战,研究一种新型混合PD(HPD),以增强PD理论在求解复杂强非线性问题时的稳定性和实用性.[... [目的]针对目前两种近场动力学(PD)理论,键型PD(BPD)无法应用三维材料本构模型,而态型PD在均匀化过程中出现零能模式常导致强非线性问题不稳定的挑战,研究一种新型混合PD(HPD),以增强PD理论在求解复杂强非线性问题时的稳定性和实用性.[方法] HPD方法结合BPD和SPD的优点参照BPD,将PD点与影响域内其他PD物质点相连形成键,键上的力通过键中点截面上的应力及其法向向量的乘积计算得到,应力可由三维本构关系计算,而应变则使用与SPD类似的方法拟合得到.在HPD中,键力方向与键的方向并不一致.最后通过两个数值算例验证了HPD方法的正确性和稳定性.[结果]在第一个算例中,可以观察到两种影响域半径的HPD和有限元方法(FEM)的结果高度相似.力加载行(M-M)中的最大相对误差仅为4.58%,模型顶行(N-N)中的最大相对误差仅为0.51%.相比之下,由于零能模式的存在,SPD的最大相对误差为382.68%和5.61%.在第二个算例中,选择A点作为代表点,比较了3种方法计算的位移时程.在靠近底座的A点,SPD在位移计算的初始阶段表现出较高的精度.然而,当模型进入强非线性时,误差便会显著增加,达到约65.65%.相比之下,HPD有效地解决了这个问题,在最大位移点实现了仅0.2%的相对误差.[结论] HPD可以消除零能量模式的影响,而且在各种影响域半径下都能产生更准确的结果;即使在强非线性情况下HPD也能解决零能模式问题,同时可确保应力和应变的精确预测,可有效解决强非线性和大变形问题.此外,HPD可以与各种材料模型相结合,是一种实用且有效的计算方法,可用于解决各种复杂问题. 展开更多

关键词 近场动力学 零能模式 三维材料本构 强非线性

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一个简洁有效的带旋转自由度的平面三角形单元 被引量：3

4

作者 赵振峰 黄明 +1 位作者 申长雨 郭恒亚 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期540-545,共6页

从原始的Allman单元[1]出发,构造出一个简洁有效的带有旋转自由度的平面三角形单元。该单元基本保持了Allman单元的精度,同时消除了多余的零能模式,而且使转动自由度等同于连续介质力学中关于旋转分量的定义,并对旋转自由度自身的正确... 从原始的Allman单元[1]出发,构造出一个简洁有效的带有旋转自由度的平面三角形单元。该单元基本保持了Allman单元的精度,同时消除了多余的零能模式,而且使转动自由度等同于连续介质力学中关于旋转分量的定义,并对旋转自由度自身的正确性进行了考核。 展开更多

关键词 旋转自由度 零能模式 三角形单元 有限元

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一种抑制杂交元零能模式的假设应力场方法 被引量：3

5

作者 张灿辉 王东东 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期40-47,共8页

基于杂交元位移场直接导出可以表示单元任意变形的简单变形模式,同时指出与所有假设应力模式正交的非零变形为零能机动模式,从而可以用简单变形模式方便地识别和抑制单元零能模式.在此基础上利用初始应力模式与简单变形模式的正交性提... 基于杂交元位移场直接导出可以表示单元任意变形的简单变形模式,同时指出与所有假设应力模式正交的非零变形为零能机动模式,从而可以用简单变形模式方便地识别和抑制单元零能模式.在此基础上利用初始应力模式与简单变形模式的正交性提出一种假设杂交元应力场的有效方法,结合等函数法应力模式组成初始应力模式,不仅可以根据实际问题需要灵活地假设不同分布规律的应力场,而且所形成杂交元可以完全避免零能机动模式.在数值算例中采用本文方法分别形成了2D-4节点杂交元和3D-8节点杂交元的多种假设应力场,表明本文所提出方法是有效可行的. 展开更多

关键词 杂交应力元 简单变形模式 零能模式 假设应力场

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基于近场动力学非普通状态理论的高聚物粘结炸药损伤破坏模拟研究 被引量：1

6

作者 李潘 郝志明 +1 位作者 刘永平 甄文强 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期893-900,共8页

研究了近场动力学非普通状态理论中运动方程求解的动态松弛方法,并引入沙漏力控制求解过程中的零能模式。在考虑损伤对近场动力学力状态影响的基础上,提出通过影响函数引入损伤的方法,从而考虑损伤对近似变形梯度和变形张量的影响,解决... 研究了近场动力学非普通状态理论中运动方程求解的动态松弛方法,并引入沙漏力控制求解过程中的零能模式。在考虑损伤对近场动力学力状态影响的基础上,提出通过影响函数引入损伤的方法,从而考虑损伤对近似变形梯度和变形张量的影响,解决了发生损伤处的应力释放问题。该方法应用于高聚物粘结炸药巴西圆盘实验的损伤破坏行为模拟,结果表明改进后的方法获得的结果与实际更为符合。 展开更多

关键词 高聚物粘结炸药 近场动力学 损伤 零能模式

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构造厚、薄板通用的可靠板元DM4单元 被引量：1

7

作者 杨连 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1999年第3期305-313,共9页

在研究剪切自锁现象（ｓｈｅａｒｌｏｃｋｉｎｇ）、零能模式（ｚｅｒｏｅｎｅｒｇｙｍｏｄｅ）及分片检验（ｐａｔｃｈｔｅｓｔ）等问题的基础上综合考虑了三者之间联系，更清楚地揭示了三者之间内在关系，为建立高效、可靠的厚、薄板... 在研究剪切自锁现象（ｓｈｅａｒｌｏｃｋｉｎｇ）、零能模式（ｚｅｒｏｅｎｅｒｇｙｍｏｄｅ）及分片检验（ｐａｔｃｈｔｅｓｔ）等问题的基础上综合考虑了三者之间联系，更清楚地揭示了三者之间内在关系，为建立高效、可靠的厚、薄板通用单元提供了一种合理方法· 展开更多

关键词 剪切自锁 零能模式 厚板 薄板 Mindlin板元

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八结点三维等参非协调元的研究 被引量：1

8

作者 陈道政 焦兆平 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第3期66-73,共8页

文章基于非协调元理论，建立三维块体单元的非协调元列式，导出消除单元内参后的单元应变矩阵、单元刚度矩阵的显式．避免了一般内参型非协调元必须的内参静力凝聚处理，简化了计算过程，提高了计算效率。

关键词 非协调元 分片检验 零能模式 结构力学

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杂交元零能模式抑制的改进基本变形模式方法

9

作者 张灿辉 王东东 李同姗 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期630-637,共8页

基本变形模式方法是构造杂交元假设应力场的一种有效方法,但只给出了识别零能模式的必要条件.论文指出基本变形模式方法由于没有考虑耦合影响而存在应用上的局限,在此基础上利用柔度矩阵的正定性给出了判别零能机动模式的充要条件,并且... 基本变形模式方法是构造杂交元假设应力场的一种有效方法,但只给出了识别零能模式的必要条件.论文指出基本变形模式方法由于没有考虑耦合影响而存在应用上的局限,在此基础上利用柔度矩阵的正定性给出了判别零能机动模式的充要条件,并且通过内积向量无关性进一步完善了假设杂交元应力场的基本变形模式方法,可以适用于基本变形模式之间耦合的任意形状单元.在数值算例中采用论文方法分别形成了2D-4节点任意形状杂交元的多种假设应力场,结果表明论文所提出方法是有效可行的. 展开更多

关键词 杂交应力元 基本变形模式 零能模式 假设应力场 任意形状

原文传递

在有限元分析中的一种零能模式

10

作者 王守信 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 1991年第1期69-72,共4页

在有限元分析中引起刚度矩阵奇异的原因是多方面的,处理方法也各不相同。本文在此基础上着重讨论了一种由于零能变形模式引起的刚度矩阵奇异问题,分析了处理方法及效果.并给出算例的数值结果。

关键词 有限元 零能模式 刚度 机械结构

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关于非传递零能模式的讨论

11

作者 范志良 宋启根 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1992年第4期66-68,共3页

通常认为缩减积分引起的非传递零能模式在两个以上单元网格中是无害的.本文对此举出了一个反例.基于一约束网格的特征值和特征向量试验,提出了非传递零能模式在单元网格中仍可能以低能模式的形式出现,使得到的解不合理.

关键词 零能模式 有限元法 特征值 特征向量 固体力学

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四节点矩形平面等参非协调元的研究

12

作者 陈道政 焦兆平 《工程力学》 EI CSCD 1996年第A01期178-184,共7页

内参型非协调元由于计算精度高而受到广泛重视，研究成果国丰硕，然而，由于在单元分析阶段要凝聚内部参数，耗用机时较多，本文从实用角度出发，推导了二维规则单元的有关公式，运用该单元，可省去凝聚内参过程，生成单刚的时间与协调... 内参型非协调元由于计算精度高而受到广泛重视，研究成果国丰硕，然而，由于在单元分析阶段要凝聚内部参数，耗用机时较多，本文从实用角度出发，推导了二维规则单元的有关公式，运用该单元，可省去凝聚内参过程，生成单刚的时间与协调元相差无几，但计算精度却远远高于协调元，计算实例表明，该单元的精度明显提高。 展开更多

关键词 协调元 分片检测 零能模式 有限元

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一种简单有效的通用薄壳结构分析单元

13

作者 魏祖健 张健东 李明瑞 《工程力学》 EI 1988年第4期134-141,共8页

本文在简略讨论近年来平面膜元和薄板弯曲元的基础上,选用 IDKQ弯曲元和AQ平面应力元组合构造成一种任意4边形24自由度平壳单元.数值结果和工程分析实例表明,该壳元具有简单,高效、高精度的特点。由于具有统法线转动自由度,该壳元特别... 本文在简略讨论近年来平面膜元和薄板弯曲元的基础上,选用 IDKQ弯曲元和AQ平面应力元组合构造成一种任意4边形24自由度平壳单元.数值结果和工程分析实例表明,该壳元具有简单,高效、高精度的特点。由于具有统法线转动自由度,该壳元特别适合于复杂工程结构的有限元分析。 展开更多

关键词 分析单元 薄壳结构 网格剖分 法线 不规则网格 单元域 零能模式 子块 分析实例 平滑处理 壳元

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含面内刚性转角自由度的四边形广义协调膜元

14

作者 陈朝晖 郭益 +1 位作者 蒋锐 管前乾 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期31-36,共6页

在常规4结点膜单元内增加独立的平面内刚体转角自由度,采用四边形等参元形式,基于广义协调理论建立了含转角自由度的四边形广义协调膜元,避免了常规平面膜元由于忽略平面内转动而引发转动零刚度、导致刚度阵奇异的缺陷。广义协调元法具... 在常规4结点膜单元内增加独立的平面内刚体转角自由度,采用四边形等参元形式,基于广义协调理论建立了含转角自由度的四边形广义协调膜元,避免了常规平面膜元由于忽略平面内转动而引发转动零刚度、导致刚度阵奇异的缺陷。广义协调元法具有非协调元不要求精确协调的优点,且随着单元细分可趋近于协调元,保证了广义协调元的收敛性。应用于经典的Cook问题、悬臂梁问题和MacNeal梁问题,该单元计算精度高、收敛性好、无零能模式。网格畸变分析表明,该单元弱梯形闭锁、单元抗畸变性较好,与矩形单元相比,具有单元划分的灵活性和适应性。 展开更多

关键词 有限元法 广义协调理论 转角自由度 膜元 网格畸变 零能模式

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分区混合元法分析平面裂纹问题 被引量：7

15

作者 傅向荣 龙驭球 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期39-46,共8页

基于分区混合能量原理的分区混合元法是一种高精度有限元方法,可用于分析含裂纹、孔洞、切口等缺陷的问题。本文推导了分区混合元法中应力元的刚度矩阵;分析了应力元的多余零能模式,并证明了整体分析中对多余零能模式的消弭;文中还对分... 基于分区混合能量原理的分区混合元法是一种高精度有限元方法,可用于分析含裂纹、孔洞、切口等缺陷的问题。本文推导了分区混合元法中应力元的刚度矩阵;分析了应力元的多余零能模式,并证明了整体分析中对多余零能模式的消弭;文中还对分区混合元法中应力元的应力项数与应力单元尺寸对分析结果的影响进行了系统的讨论。 展开更多

关键词 分区混合能量原理 分区混合元法 多余零能模式 应力强度因子 平面裂纹 有限元 刚度矩阵 应力元

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杂交元零能模式抑制的正交基本变形模式方法

16

作者 张灿辉 王东东 李同姗 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第1期79-92,共14页

通过杂交元位移场直接推导了单元基本变形模式,并且采用联合正交条件提出一种新的正交化方法,所得到的正交基本变形模式不仅具有简单的变形特征而且和材料参数无关,可以方便有效地考察单元性能,为评价不同杂交元提供了一个统一的参考标... 通过杂交元位移场直接推导了单元基本变形模式,并且采用联合正交条件提出一种新的正交化方法,所得到的正交基本变形模式不仅具有简单的变形特征而且和材料参数无关,可以方便有效地考察单元性能,为评价不同杂交元提供了一个统一的参考标准.在此基础上利用柔度矩阵正定性给出一种简单有效的零能模式识别方法,并进一步利用基本变形模式和初始应力模式之间耦合关系,提出一种抑制杂交元零能模式的假设应力场方法,同时指出基本变形模式正交性是抑制单元零能模式的充分必要条件.2D-4节点和3D-8节点单元的数值算例说明了该文基本变形模式方法的有效性. 展开更多

关键词 杂交应力元 基本变形模式 正交化方法 假设应力模式 零能模式抑制

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关于三变量杂交/混合元位移、应变及应力插值函数选择匹配的几个问题

17

作者 王金彦 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 1997年第2期66-69,共4页

针对已建立的八节点杂交／混合三维块体单元在选择位移、应变及应力插值函数时应注意的几个问题进行了详细的论述，并证实了该单元能够避免多余零能模式，单元刚度阵满足不缺秩条件。

关键词 插值函数 多余零能模式 杂交 混合 三维块体单元

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杂交元假设应力模式的变形刚度分析 被引量：7

18

作者 张灿辉 黄黔 冯伟 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第7期757-764,共8页

通过本征变形模式提出识别杂交元零能变形模式和假设应力场中零能应力模式的新方法,同时给出了在假设应力场中增加应力模式时杂交元变形刚度的计算公式.从而从理论上阐明了在假设应力场中增加零能应力模式不仅不能抑制单元零能变形模式... 通过本征变形模式提出识别杂交元零能变形模式和假设应力场中零能应力模式的新方法,同时给出了在假设应力场中增加应力模式时杂交元变形刚度的计算公式.从而从理论上阐明了在假设应力场中增加零能应力模式不仅不能抑制单元零能变形模式而且可能增加非零能变形模式的刚度,因此不宜用来假设应力场;同时进一步指出寄生应力模式将使单元产生虚假应变能而使单元显得过刚,因此即使它能够抑制单元零能变形模式也不宜用来假设应力场,从而为假设应力场提供了合理的建议.数值算例说明了包含零能应力模式和寄生应力模式时单元的性能. 展开更多

关键词 杂交应力元 单元变形刚度 零能变形模式 零能应力模式

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厚壁球壳的杂交/混合有限元分析

19

作者 左德元 陈大鹏 卞学鐄 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第5期7-11,共5页

本文对8-节点四边形轴对称杂交/混合元AXHM16进行了系列考核:(1)考查AXHM16是否含有零能变形模式,以查明它的含秩状况;(2)通过受内压作用的厚壁球壳考题,观察AXHM16的转轴不变性和其它性能表现。事实表明:AXHM16满足单元合理足秩的必要... 本文对8-节点四边形轴对称杂交/混合元AXHM16进行了系列考核:(1)考查AXHM16是否含有零能变形模式,以查明它的含秩状况;(2)通过受内压作用的厚壁球壳考题,观察AXHM16的转轴不变性和其它性能表现。事实表明:AXHM16满足单元合理足秩的必要条件和充分条件,不含零能变形模式,单刚合理足秩。数值考核表明:AXHM16具有很好的位移精度和应力精度,对坐标转轴的敏感程度并不明显,且在近乎相同的节点自由度的条件下,比8A元约可节省机时(CPU)30％。 展开更多

关键词 厚壁球壳 零能变形模式 有限元

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12-节点杂交/混合Reissner-Mindlin板单元

20

作者 潘亦甦 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1989年第2期80-87,共8页

按杂交/混合有限元方法,根据Reissner-Mindlin板理论,建立了12-节点C^0类板弯曲单元HP 12。数值研究表明,HP 12不含多余机动模式,当趋于薄板极限时,不出现“自锁”,且弯矩与位移响应良好。本文还指出了CH 1单元含有多余机动模式的原因。

关键词 C^0板单元 零能变形模式 杂交 混合

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