基于偶应力/应变梯度理论的样条扩展有限元方法

基本信息
批准号:11572081
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:陈娟
学科分类:
依托单位:东北财经大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李崇君,王栋诩,谢嘉宁,钟轶君,谢林林,王鹏霄,杜文斌,杨森,贾燕梅
关键词:
扩展有限元样条插值形状函数面积坐标偶应力/应变梯度理论有限元
结项摘要

The couple stress theory and the strain gradient theory are two kinds of new and widely used gradient theories, which focus on materials at the micro/nano-scale, and explain the size effects by introducing the material length parameters into the constitutive models. Compared with the conventional continuum mechanics, the convergence and nodal parameters for the couple stress theory and the strain gradient theory are substantially more complicated. Besides, it includes both macro and micro scales, which makes some difficulties in FEM for the couple stress/strain gradient theory. The extended finite element method (XFEM) is a powerful tool for solving the problems with discontinuous or singular fields, which is a great development for conventional FEM. The XFEM is good at overcoming the difficulties in mesh partitions due to the difference in double scales. However, the XFEM is based on the conventional continuum mechanics, and the size effects are not considered in the XFEM. In this project, we will use the spline interpolation method to generalize the XFEM with the couple stress/strain gradient theory for macro-micro scales analysis. The key problems are to construct the enrichment functions for XFEM according to the couple stress/strain gradient theory by using the spline interpolation method. The new spline enrichment functions need to be satisfying the partition of unity and linear independence, so that the new spline XFEM can get rid of extra dofs and overcome those difficulties in XFEM with the couple stress/strain gradient theory.

偶应力/应变梯度理论是刻画材料在细观尺度的应变局部化现象的新理论,其基本方程是在传统连续体力学方程基础上增加含有材料长度参数的高阶方程,在收敛性理论和节点参数都有很大差异,并且同时具有宏观和微观两个尺度,现有的有限元方法用于求解偶应力/应变梯度理论方程存在很大的困难。扩展有限元是在传统有限元的基础上进行了重要改进,适合解决尺度差异造成的有限元网格剖分问题。但目前扩展有限元主要以连续介质模型为基础,还未考虑微缺陷结构引起的尺度效应。本项目拟利用样条插值方法开展基于偶应力/应变梯度理论的样条扩展有限元方法的研究,将扩展有限元方法的优势和偶应力/应变梯度理论相结合,发展宏观-微观相结合的有限元分析方法。关键问题为基于三角形面积坐标插值方法构造用于扩展有限元的样条扩充形函数,满足偶应力/应变梯度理论的要求,使其具有单位分解性和线性无关性,并消除附加自由度,克服扩展有限元的不足。

项目摘要

本项目围绕基于偶应力/应变梯度理论的样条扩展有限元方法开展研究工作,为了研究扩充单元形函数的方法,我们同时结合了近年来发展的比例边界有限元方法。本项目开展了相关比例边界有限元方法的一些理论和算法研究,并结合多元样条插值方法,发挥两种方法的优势,构造了基于样条插值和比例边界有限元方法的包含节点位移和转角自由度的扩展形函数,并满足用于偶应力/应变梯度理论有限元关于单元形函数的连续性和多项式完备阶的要求。其他主要成果还包括:证明了比例边界有限元的高阶多项式完备性;构造了基于离散Kirchhoff薄板理论的允许1-irregular退化的多边形样条薄板单元;构造了两个基于Mindlin板理论的四边形样条单元;构造了求解双调和方程具有超收敛性的非协调四边形样条单元;构造了具有二阶多项式完备性的15节点三棱柱样条单元等,获得了一系列的研究成果。在项目执行期间,在《中国科学: 物理学力学天文学》,《Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering》,《European Journal of Mechanics - A/Solids》,《Journal of Computational and Applied Mathematics》等高水平期刊共发表论文15篇,其中SCI检索9篇,EI检索6篇。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于MCPF算法的列车组合定位应用研究

基于MCPF算法的列车组合定位应用研究

DOI:
发表时间:2016
2

带有滑动摩擦摆支座的500 kV变压器地震响应

带有滑动摩擦摆支座的500 kV变压器地震响应

DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20200528028
发表时间:2021
3

基于旋量理论的数控机床几何误差分离与补偿方法研究

基于旋量理论的数控机床几何误差分离与补偿方法研究

DOI:
发表时间:2019
4

脉冲直流溅射Zr薄膜的微结构和应力研究

脉冲直流溅射Zr薄膜的微结构和应力研究

DOI:10.3788/AOS202141.1831001
发表时间:2021
5

现代优化理论与应用

现代优化理论与应用

DOI:10.1360/SSM-2020-0035
发表时间:2020

陈娟的其他基金

批准号:11102037
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51778291
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81472271
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81473345
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:61771034
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51901203
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104166
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51406062
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871656
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31300505
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605288
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21146009
批准年份:2011
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:60903044
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800501
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31801114
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371416
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51909062
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81672012
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51776112
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81800110
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171027
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51779077
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81201282
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601058
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900004
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873725
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:31800908
批准年份:2018
资助金额:33.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39270238
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:31500505
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39070326
批准年份:1990
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:61103091
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81403420
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81573527
批准年份:2015
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:31501822
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61304164
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408308
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61300188
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30570554
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61001039
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070474
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:91747104
批准年份:2017
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31200161
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600941
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670778
批准年份:2016
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81701291
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21376014
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30973882
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81360004
批准年份:2013
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81771751
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81803640
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803806
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760004
批准年份:2017
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21105106
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

偶应力/应变梯度理论有限元和收敛检验函数

批准号:11072156
批准年份:2010
负责人:陈万吉
学科分类:A0813
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
2

严格收敛的C0类偶应力/应变梯度理论高阶有限元方法

批准号:11702242
批准年份:2017
负责人:马旭
学科分类:A0813
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
3

偶应力/应变梯度理论中的B网面积坐标有限元法

批准号:11102037
批准年份:2011
负责人:陈娟
学科分类:A0813
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

偶应力/应变梯度理论的精化不协调元方法

批准号:11202039
批准年份:2012
负责人:赵杰
学科分类:A0813
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目