结构自我接触和断裂的可微分变异模型.
Mirko Ciceri1, Charlie Aveline1, Dilaksan Thillaithevan1
1Department of Aeronautics, Imperial College London, Exhibition Rd, South Kensington, London, SW7 2AZ UK.
本研究介绍了结构自我接触和裂传播的统一数值模型. 新的框架有效地分析复杂的非线性行为,使先进的结构设计成为可能.
科学领域:
- 计算力学是计算力学.
- 材料科学是一种材料科学.
- 结构工程是结构工程.
背景情况:
- 由于不连续的现象,结构自我接触和裂传播的数值建模具有挑战性.
- 传统方法需要明确跟踪接触点和预定义的裂点,限制分析.
- 现有的模型通常需要对接触和骨折进行单独的治疗,增加复杂性.
研究的目的:
- 开发一个统一的,数值稳定的变化框架,用于建模结构自我接触和裂传播.
- 通过避免明确的接触点跟踪和预定义的裂纹启动,克服传统方法的局限性.
- 为复杂的非线性结构分析创建一个高效和可微分的数值模型.
主要方法:
- 使用超弹性第三介质接触模型进行结构自接触.
- 在统一的变量配方中使用相场方法表示断裂.
- 将结构嵌入到压力强化第三介质中,以促进力转移和模拟空洞行为.
主要成果:
- 一个新的,可差异化的数值模型,有效地捕捉了自我接触和裂传播.
- 展示一个统一的框架,克服了预先定义的联系点和破解启动站点的需求.
- 接触和断裂现象的成功合,包括真空材料的行为.
结论:
- 开发的框架为分析复杂的非线性结构行为提供了有效的工具.
- 模型的可微分性允许无集成到拓优化中.
- 允许设计人员利用自接触和材料故障作为功能设计特征来提高性能.
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