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简述基于无网格策略板壳大变形数值模拟关键技术

收藏本文 2024-04-18 点赞:5609 浏览:14526 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在利用有限元法模拟车身板件的冲压成形、高速碰撞时,如果局部出现较大的变形,网格可能会产生严重畸变,降低计算精度甚至使得计算停止。无网格策略作为一种新兴的数值计算策略为解决这一不足提供了新的渠道。由于无网格策略严格地依据节点构造形函数,部分或者完全脱离开网格,残留的网格仅仅用作积分,因而适合大变形浅析。本论文将无网格伽辽金法运用于板壳大变形中,实现了无网格法板壳大变形的求解历程。首先,概述了无网格策略在国内外的探讨近况,结合有限元在大变形不足中暴露出的一些缺点,列出了无网格策略相应的优点,确立了本论文实现无网格伽辽金策略模拟大变形的基本理念。其次,简述了无网格伽辽金策略的基本原理;通过运用KD树并结合级域搜索算法建立了快速搜索节点策略,提升了节点搜索效率;依靠有限元浅析软件获取节点网格信息,建立了有限元背景网格,并将其用于数值积分;通过罚函数法处理本质边界不足。再次,采取更新拉格朗日描述法,综合弹塑性有限元大变形的相关知识,并结合无网格伽辽金策略,推导出大变形条件下的板壳无网格伽辽金策略整体刚度方程;为确定空间节点与二维平面节点之间的映射联系,建立了基于Mindpn板壳论述的中面节点参数化策略。最后,探讨了影响无网格法计算精度的几个关键因素,通过浅析计算实例,得出最佳适用范围,由此提升了计算精度,并将所得无网格策略求解列式运用于大变形实例中,验证了求解精度。关键词:板壳论文无网格伽辽金策略论文大变形论文影响因素论文参数化论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    第一章 绪论8-15

    1.1 课题的探讨背景及作用8-9

    1.1.1 课题的探讨背景8

    1.1.2 课题的探讨作用8-9

    1.2 无网格策略在国内外的探讨近况9-11

    1.3 无网格策略在板壳浅析方面的运用探讨近况11-12

    1.4 本论文的探讨目标及主要内容12-13

    1.4.1 探讨目标12-13

    1.4.2 探讨内容13

    1.5 本论文的主要内容13-15

    第二章 无网格伽辽金策略的基本原理15-30

    2.1 引言15

    2.2 无网格伽辽金策略15-19

    2.2.1 移动最小二乘法15-16

    2.2.2 权函数的选取16-18

    2.2.3 变分形式和制约方程18-19

    2.3 节点的搜索19-23

    2.3.1 直接存取策略20

    2.3.2 范围树策略20-21

    2.3.3 二维二叉树(KD树)21-23

    2.4 数值积分的实现23-27

    2.4.1 节点积分24-25

    2.4.2 背景网格积分25-26

    2.4.3 有限元背景网格积分26-27

    2.5 本质边界条件的处理27-29

    2.5.1 Lagrange乘子法27-28

    2.5.2 罚函数法28-29

    2.6 本章小结29-30

    第三章 板壳的大变形无网格伽辽金算法30-53

    3.1 引言30

    3.2 大变形弹塑性基本论述30-34

    3.2.1 物体的构形和运动30-31

    3.2.2 变形梯度31-32

    3.2.3 应变张量32-33

    3.2.4 应力度量33-34

    3.3 板壳的运动学描述34-36

    3.4 无网格节点参数化36-44

    3.4.1 节点参数化的基本策略37-40

    3.4.2 相邻点的获取和权重的确定40-44

    3.5 应变与位移的联系及应变率与节点速度的联系44-47

    3.6 板壳的大变形无网格伽辽金策略的求解列式47-51

    3.7 大变形的基本求解步骤51-52

    3.8 本章小结52-53

    第四章 计算精度的影响因素和大变形实例浅析53-63

    4.1 引言53

    4.2 高斯积分点数对计算精度的影响53-56

    4.2.1 圆柱屋顶壳53-55

    4.2.2 方形薄板55-56

    4.3 基函数对计算精度的影响56-58

    4.4 节点影响域带来的误差58-59

    4.5 无网格伽辽金策略下的大变形运用实例59-62

    4.5.1 缺口矩形板59-60

    4.5.2 受集中力作用的圆柱壳60-61

    4.5.3 球壳61-62

    4.6 本章小结62-63

    第五章 总结与展望63-65

    5.1 总结63-64

    5.2 展望64-65

    致谢65-66

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