用聚氨泡芯的三明治梁的多尺度分析:对有限元素方法和辐射点插曲方法的比较研究
1Department of Mechanical Engineering, ISEP, Polytechnic of Porto, Rua Dr. António Bernardino de Almeida, n. 431, 4200-072 Porto, Portugal.
本研究比较了有限元素方法 (FEM) 和辐射点间波方法 (RPIM) 用于分析带有聚氨泡 (PUF) 芯的三明治束. 在实际弹性问题上,RPIM显示出作为FEM有效替代品的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 带有聚氨泡 (PUF) 芯的三明治梁在各种工程应用中至关重要.
- 多尺度分析需要强大的数值方法来准确地预测材料属性.
- 有限元素方法 (FEMs) 已被广泛使用,但无网格方法提供了潜在的优势.
研究的目的:
- 为了对带有PUF核心的三明治梁进行全面的多尺度分析.
- 为了数值地比较FEM和射线点间波方法 (RPIM) 的性能.
- 研究RPIM与多尺度分析的同质化技术的整合.
主要方法:
- 第一个阶段:使用FEM和四个RPIM版本对PUF进行同质化,使用不同的体积分数.
- 第二阶段:将同质化特性应用于大规模的三明治束问题 (同质和功能分级的核心).
- 在FEM和RPIM配方之间进行应力分布和计算效率的数值比较.
主要成果:
- 具有更高阶集成的RPIM配方可以接近FEM解决方案,但可能会产生高计算成本.
- RPIM有效地接近FEM结果,用于大规模的三明治束分析.
- 低节点连接的RPIM配方提供了计算成本和准确性之间的高效平衡.
- RPIM显示了域边缘附近的较低应力值的趋势,与其他方法相聚.
结论:
- RPIM是FEM的可行和高效替代方案,用于弹性问题的多尺度分析.
- 整合RPIM与均质化技术对于复杂的材料结构是有效的.
- 在分析三明治梁结构方面,RPIM显示了实际应用的潜力.
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