基于偶应力理论的高阶弹塑性本构模型的无网格法
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基于虚拟纤维的各向异性超弹性材料本构模型设计
卢子璇;何浩;吴笛;刘学慧
【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》
【年(卷),期】2024(36)4
【摘要】为了拓展图形学弹性体模拟中的各向异性超弹性虚拟材料种类,建立了基于虚拟纤维的本构模型.首先从能量可加性出发,将超弹性体应变能量密度函数分解为轴向、剪切、体积分量的纤维加和形式,然后建立单根纤维的轴向应变、剪切应变、体积应变的应变度量,最后推导出各分量的应力表示.仿真实验使用基于四面体的非线性有限元法(finite element method,FEM),半隐式时间积分进行解算,并采用CPU串行算法,测试了不同场景下非线性能量函数以及纤维权重组合对虚拟纤维材料刚度、泊松效应、轴向特性的影响.结果表明,虚拟纤维本构模型具有大变形稳定性,材料参数设置可良好地展现上述物理特性,相比现有的横观各向同性模型具有更丰富的可调节能力.
【总页数】10页(P533-542)
【作者】卢子璇;何浩;吴笛;刘学慧
【作者单位】中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室;中国科学院大学计算机科学与技术学院;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室;中国科学院力学研究所微重力重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.人体椎间盘纤维环各向异性超弹性材料本构模型的数值验证
2.帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型
3.基于Voigt模型和Reuss模型的三方晶粒各向异性集合的弹性本构关系
4.考虑纤维弯曲刚度的橡胶-帘线复合材料各向异性超弹性本构模型
5.涤纶增强橡胶基复合材料各向异性超弹性本构研究
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第21卷第2期机 械 强 度V o l.21N o.2 1999年6月JOU RNAL O F M ECHAN I CAL STR EN GTH June1999应变梯度理论的新进展(一)Ξ——偶应力理论和SG理论RECENT AD VANCES IN STRA IN GRAD IENT PLAST I C IT Y-——Couple stress theory and SG theory黄克智ΞΞ 邱信明 姜汉卿(清华大学工程力学系,北京100084)Hw a ng Ke hchih Q iu X inm ing J ia ng Ha nq ing(D ep a rt m en t of E ng ineering M echan ics,T sing hua U n iversity,B eij ing100084,Ch ina) 摘要 介绍两种应变梯度塑性本构模型:CS应变梯度塑性理论——偶应力理论、SG应变梯度塑性理论。
并对它们在断裂力学中的应用进行了评述。
给出一种考虑可压缩性的方法,并根据这种模型用薄梁弯曲的例子给出了可压缩性的影响。
本文的讨论虽限制在形变理论范围内,但按照相应的方法也可以得到流动理论的形式。
关键词 应变梯度 塑性 偶应力 高阶应力 断裂中图分类号 O344Abstract In the paper tw o k inds of fram ew o rk of strain gradien t p lasticity recen tly developed and their app licati on s are review ed:strain gradien t p lasticity fo r CS so lid——the coup le stress2theo ry,strain gradien t p lasticity fo r SG so lid.T he app licati on s are m ain ly focu ssed on the fractu re p rob lem s.O ne w ay of accoun ting fo r m aterial comp ressib ility is suggested.T he review is confined to the defo rm ati on theo ry versi on,though the flow theo ry versi on can be parallelly con structed.Key words stra i n grad ien t,pla stic ity,couple stress,h igher-order stress,fracture1 引言新近的试验表明,当非均匀塑性变形特征长度在微米量级时,材料具有很强的尺度效应。
金属材料在复杂应力状态下的塑性流动特性及本构模型
秦彩芳;许泽建;窦旺;杜雨田;黄风雷
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2022(42)9
【摘要】工程应用中,金属材料和结构往往处于复杂应力状态。
材料的塑性行为会受到应力状态的影响,要精确描述材料在复杂应力状态下的塑性流动行为,必须在本构模型中考虑应力状态效应的影响。
然而,由于在动态加载下材料的应变率效应和应力状态效应相互耦合、难以分离,给应力状态效应的研究和模型的建立造成很大困难。
通过对Ti-6Al-4V钛合金材料开展不同加载条件下的力学性能测试,提出了一个包含应力三轴度和罗德角参数影响的新型本构模型,并通过VUMAT用户子程序嵌入ABAQUS/Explicit软件。
分别采用新提出的塑性模型和Johnson-Cook模型对压剪复合试样的动态实验进行了数值模拟。
结果表明,新模型不仅在对材料本构曲线的拟合方面具有较强的优势,而且由该模型所得到的透射脉冲和载荷-位移曲线均更加准确。
因此,该模型能够更精确地描述和预测金属材料在复杂应力状态下的塑性流变行为。
【总页数】11页(P77-87)
【作者】秦彩芳;许泽建;窦旺;杜雨田;黄风雷
【作者单位】北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O347.3
【相关文献】
1.复杂应力状态下超细晶材料的塑性
2.金属材料在双拉应力状态下塑性变形过程的声发射检测
3.复杂应力状态下高强混凝土的损伤本构理论及应用
4.复杂应力状态下金属材料屈服模型及有限元验证
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偶应力介质结构的最优强度拓扑优化苏文政【摘要】在等应变能密度分布的意义下给出了偶应力介质结构最优强度的拓扑优化设计方法.优化模型的设计变量为单元的密度,约束函数为许用材料的体积用量,目标函数通过等应变能密度准则隐式地给出.该方法的优点在于将强度约束/目标的显式应力形式进行转化,避免了应力函数优化问题中的奇异性、强非线性及约束的局部性等困难.数值算例表明,基于优化模型,偶应力介质的最优结果依赖于结构的最小局部尺寸与偶应力介质特征长度的比值.当宏观结构的尺寸远大于特征长度时,偶应力介质的结果趋于经典连续介质的相应结果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)035【总页数】3页(P157-159)【关键词】偶应力;强度;拓扑优化;准则法【作者】苏文政【作者单位】大连交通大学土木与安全工程学院,大连116028【正文语种】中文【中图分类】O342偶应力连续介质理论[1]由于包含了反映材料自身微结构尺度特征的材料特征长度参数,能够解释由于材料的微结构和宏观结构的尺寸相近而产生的尺寸效应,近年来广泛应用于超轻多孔固体以及多相复合材料的等效性能表征[2, 3]。
基于偶应力等效连续介质模型的结构分析和设计,需要新的实现方法。
同经典连续介质相比,偶应力连续介质具有高阶特点,如偶应力介质认为材料质点既具有平动自由度也具有转动自由度,质点之间既能够传递力也能够传递力偶。
这种高阶特点使得偶应力介质结构的分析和设计方法更为复杂。
目前,对于经典连续介质,结构拓扑优化已经成为结构设计领域的重要方法之一。
在结构的初始设计阶段,拓扑优化能够提供具有革命性的概念设计产品。
20世纪80年代,程耿东、Kikuchi、Bendsøe等人通过引入微结构的概念,最终创立了当代拓扑优化的主流方法——微结构法[4—7]。
此后,该领域也相继出现了一些其他的方法,如ESO方法[8]、ICM方法[9]以及水平集方法[10]等。