復(fù)合材料彈塑性分析多級模型與算法.pdf

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

2、計算模擬。該方法的主要思想是以全局均勻材料來等效原來的非均質(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)在對本征代表單元的應(yīng)變、應(yīng)力場進行直接平均(平均場方法)，常見的代表理論有Mori-Tanaka有效場方法、自洽方法、廣義自洽方法和微分方法等微觀力學的經(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題計算。 本文建立了復(fù)合材料宏-細觀統(tǒng)一計算方法，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施路線。方法的特點是將所建立的單胞分析過程作為有限元分析的子程序嵌入到總程序系統(tǒng)當中，完成對應(yīng)的高斯點應(yīng)力計算，因而使所發(fā)展的方法具有實現(xiàn)方便的特點。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