【摘 要】
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A fast multipole boundary element method (BEM) for solving large-scale thin plate bending problems will be presented in this talk.Thin plate bending problems are governed by biharmonic equation under
【机 构】
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Mechanical Engineering,University of Cincinnati,Cincinnati,Ohio,USA;Institute for Computational Mech
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A fast multipole boundary element method (BEM) for solving large-scale thin plate bending problems will be presented in this talk.Thin plate bending problems are governed by biharmonic equation under given boundary conditions.This PDE can be transformed into two direct boundary integral equations (BIEs) that are sufficient to solve the unknown boundary variables-deflection,rotation,shear force,or bending moment-two at each boundary point.
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以珍珠母、牛角等几种典型生物材料为例,简要介绍生物材料的一些断裂特点及其主要强韧化机制.首先,研究了珍珠母中微纳米结构对其断裂韧性的贡献,发展了一种基于微观结构的断裂力学模型,用于计算珍珠母类材料的断裂韧性,分析了这类材料对缺陷的容忍度.其二,通过实验,研究了牛角的强度与断裂性能,讨论了这类材料特有的一些断裂特点和物理机制.
采用将实验和数值模拟相结合的方法,对筒仓等径球颗粒群出流的联锁结拱进行分析.前人给出的出料口孔径与最大颗粒粒径的比值经验数值为6～12倍,试验证明结拱主要依赖于孔径粒径比,试验所得临界值在4.6～5.2范围内.试验还证实料床横向尺寸和高度增加使结拱几率增加.还发现等径球结晶化对颗粒流态影响显著.
以弹性应变能存在极限为基础发展起来的超弹性软化模型在模拟脆性材料或软性超弹性材料的破坏时具有概念清晰、形式简单的优势.在此基础上,考虑颗粒材料的变形和破坏特征,对现有颗粒材料超弹性模型进行软化修正.考虑颗粒材料不可逆变形,基于能量概念定义了一个塑性应变、等效塑性应变及加卸载准则,在此基础上,发展了基于应变能极限概念的增量型本构模型.
采用实验和离散元模拟研究了具有两个连续拐弯的斜槽颗粒流相变行为.研究表明,随着两瓶颈间的通道宽度D的变化,通道中会出现稀疏流到密集流的相转变,在转变点附近会出现奇特的双稳现象.在双稳区域,取决于初始颗粒流量,通道中的颗粒流可为稀疏相或密集相.实验和模拟得到了此系统的流量密度关系,以及双稳态的产生原因.改变下瓶颈出口条件,系统可能出现多种不同的相变行为,据此讨论了最优颗粒流率的优化问题.
建立复合颗粒材料的力学模型,基于离散单元法,分析局部力作用下复合颗粒材料内部的力传递特性.模拟结果发现不同物理属性的颗粒复合模式会明显影响其内部的力传递特性,尤其在交界面上,接触力传递的大小、方向等会发生显著的变化,而这种微-细观传递特征的变化最终会对颗粒材料的宏观力学行为产生重要影响.
堆积物坍塌过程涉及到颗粒流动和坡面运动.由于网格畸变的原因,采用传统有限元方法难以有效模拟该类问题.基于Drucker-Prager弹塑性本构模型,采用物质点法开展了堆积物坍塌流动过程的数值模拟.结果比较表明,实验和数值模拟得到的堆积物最终构型吻合较好.
提出梯度Cosserat连续体的广义Hill定理,以指定宏细观多尺度分析的downscaling规则.表征元微结构演变与响应的上传(upscaling)反馈宏观局部响应量和导出基于细观信息并计及微结构演变的宏观高阶Cosserat连续体的非线性率本构关系.为实现在二阶计算均匀化框架下的有限元-离散元全局-局部嵌套算法,发展基于Hu-Washizu广义变分原理的梯度Cosserat连续体混合元过程,
基于TGT模型,使用有限体积法构建数值模型,可以实现对准静态加载条件下颗粒体系中的速度场、应力场、颗粒温度场等内部信息的演化过程的模拟.通过将该数值模型运用到平面剪切的模拟中,很好地再现了颗粒体系在平面剪切条件下,从静止到加载破坏过程中的力学行为.可以看出,TGT模型提供了一个刻画研究颗粒体系力学行为的统一框架.
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