对于可压缩/不可压缩有限粘性弹性的一种统一的决定性-保存配方
Ignasius P A Wijaya1, Oscar Lopez-Pamies1, Arif Masud1
1Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois, Urbana-Champaign, IL 61801, USA.
本研究介绍了一种统一的计算方法,用于模拟各种粘弹性材料在大变形时的机械行为. 新方法确保了数值稳定性,并准确地捕捉了软材料中保持体积的粘性效应.
科学领域:
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 粘性弹性 粘性弹性
背景情况:
- 模拟粘弹性材料的机械反应是复杂的,特别是对于具有不同压缩能力的软有机材料.
- 现有的配方可能缺乏对各种材料行为和数值可处理性的统一方法.
研究的目的:
- 开发一种统一的配方和数值算法,用于模拟一种广泛类型的粘弹性材料中的近静态有限变形.
- 为了确保高度可压缩到完全不可压缩材料的数值可处理性和稳定性.
主要方法:
- 使用拉格朗的双电位混合配方,将变形,压力和内部状态变量视为独立场.
- 使用空间的有限元 (FE) 离散和时间的有限差异离散.
- 引入了一个新的时间集成方案来处理内部变量的非凸约束det ((F_v) = 1).
主要成果:
- 拟议的配方成功地模拟了各种粘弹性材料在大型变形下的机械反应.
- 数值算法采用了变量多尺度FE方法,证明了稳定性,并保留了粘性变形的体积维护约束.
- 测试案例证实了该配方在处理各种材料特性和变形场景方面的能力.
结论:
- 开发的统一配方和数值算法为分析粘弹性材料提供了强大而高效的工具.
- 新的时间集成方案有效地解决了非凸约束的挑战,提高了模拟的准确性和稳定性.
- 这项工作在软物质力学计算建模方面取得了重大进展.
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