復(fù)合材料彈塑性分析多級(jí)模型與算法.pdf

1、隨著細(xì)觀力學(xué)的發(fā)展，多尺度分析方法的研究已成為近年來(lái)計(jì)算力學(xué)的研究熱點(diǎn)，宏-細(xì)觀尺度相結(jié)合的材料分析多尺度計(jì)算與均勻化方法研究已經(jīng)構(gòu)成了現(xiàn)代計(jì)算固體力學(xué)研究的重要方向之一。有限元法常被廣泛用來(lái)分析復(fù)合材料的線性和非線性力學(xué)特性，然而將整個(gè)結(jié)構(gòu)體直接進(jìn)行離散化進(jìn)行分析的計(jì)算方案，勢(shì)必導(dǎo)致巨大的計(jì)算量。因此有必要尋找一種新的理論來(lái)實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜的分析過(guò)程。多尺度計(jì)算方法能夠加速建模過(guò)程，減少計(jì)算工作量，實(shí)現(xiàn)各種載荷工況作用下復(fù)合材料力學(xué)性態(tài)的

2、計(jì)算模擬。該方法的主要思想是以全局均勻材料來(lái)等效原來(lái)的非均質(zhì)材料，且兩體系的應(yīng)變能應(yīng)完全或近似相同。早期的多尺度方法體現(xiàn)在對(duì)本征代表單元的應(yīng)變、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行直接平均(平均場(chǎng)方法)，常見(jiàn)的代表理論有Mori-Tanaka有效場(chǎng)方法、自洽方法、廣義自洽方法和微分方法等微觀力學(xué)的經(jīng)典理論。但是許多方法還局限于非均質(zhì)材料的線性和某些非線性的有效特性問(wèn)題計(jì)算。 本文建立了復(fù)合材料宏-細(xì)觀統(tǒng)一計(jì)算方法，在構(gòu)建周期分布單胞分析算法的基礎(chǔ)上，發(fā)展

3、了用于彈塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)非線性多尺度一體化分析的一般有限元方法——轉(zhuǎn)換場(chǎng)原理(TransformationFieldAnalysis)，給出彈塑性材料多尺度分析的基本理論與算法，在此基礎(chǔ)上研究了算法的基本實(shí)施路線。方法的特點(diǎn)是將所建立的單胞分析過(guò)程作為有限元分析的子程序嵌入到總程序系統(tǒng)當(dāng)中，完成對(duì)應(yīng)的高斯點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算，因而使所發(fā)展的方法具有實(shí)現(xiàn)方便的特點(diǎn)。建立復(fù)合材料非線性分析的有限元模式，采用非線性迭代算法，最終將非線性多尺度分析歸結(jié)為