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材料模拟
星期五,2007-03-23 01:36 -亨利·谭
感兴趣的主题包括:
- 材料点法、扩展有限元法等无网格方法;
- 原子模拟和连续统模拟相结合;
- 多尺度均匀化。
其他博客的链接:
我教过一门计算课,材料模拟在2002年秋季学期,路易斯安那州立大学的研究生。
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评论
材料模拟的课堂讲稿:材料点法
材料点法在我的课上都有讲到,材料模拟。9到14节课的讲稿是关于这个主题的。
讲义9:材料点法:介绍
讲义10:材料点法:网格方程
讲义11:材料点法:解法
课堂笔记12:材料点法:二维问题
讲义13:插值形状函数
讲义14:MPM作业
回复:材料点法
是否有任何工作验证MPM用于非结构化网格?
MPM的非结构化网格
John,关于MPM的非结构化网格有什么特别的问题吗?
邀请Banerjee博士在我的博客上发表演讲或评论
亲爱的约翰,
我的一个学生用非结构欧拉网格对断裂问题(二维裂纹的扩展)进行了MPM计算。但他这么做只是为了在家庭作业中找乐子。
实际上我对MPM的了解非常有限。这里有一万博manbetx平台位我机械师,比斯瓦吉特·班纳吉博士(http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/user/1095)更有资格谈论这个话题。
因此,我很有礼貌地邀请Banerjee博士给我们做一个讲座或者写一些评论。谢谢。
材料点法
约翰的问题在MPM和非结构化网格上。让我们简要回顾一下MPM及其涉及的问题。
为涉及主体的问题开发MPM算法的主要步骤是(我在这里描述的是“GIMP”方法):
现在让我们看看下面的方法示意图。
MPM算法通常遵循以下步骤:
误差的主要来源是
这些错误使得原始的MPM方法不稳定。但是,GIMP方法及其后继方法具有更好的行为。犹他州有一个活跃的研究小组正在探索这些问题。
对于涉及小变形的问题,例如,如果你不需要重新网格,非结构化网格更适合于最小化积分误差。丽贝卡·布兰农教授在桑迪亚大学时研究了一些这样的情况。非结构网格的主要问题是,要进行任何大型并行模拟,您需要一个域分解算法。就软件工程而言,这不仅成本更高,而且需要付出相当大的努力。
我所处理的大多数问题都涉及到流体-结构相互作用下的大变形。对于这类问题,结构化网格使工作变得更加简单,特别是因为大多数CFD代码都使用结构化网格。但是,一如既往,天下没有免费的午餐。自适应网格细化可以在结构化网格的瞬间变得相当复杂。
我认为这里有很多探索的机会。我很想知道如果使用非结构化网格,是否可以保留MPM的一些很好的特性(无重网格,大变形,容易流固交互,容易接触)。
广义插值物质点(GIMP)
亲爱的Biswajit,
感谢您总结材料点法的最新进展。
在我2002年教授的MPM课程中没有介绍GIMP。对于熟悉MPM但不熟悉GIMP的人:GIMP代表广义插值材料点由Bardenhagen和Kober(2004)开发。
利用C1连续加权函数,GIMP解决了材料点刚好穿过网格时的数值噪声问题。
网格单元中需要多少粒子?
为了保证精确的模拟,一个网格单元中平均需要多少个粒子,对于2D和3D ?
在你的原理图中,一个细胞中平均只有2个粒子。
回复:MPM和每个细胞的粒子
亨利,
粒子在MPM中有两个重要的目的(除了它们携带材料的历史之外):
如果把粒子看作积分点,超过一定数量的积分点,积分的准确性不会提高(甚至可能恶化)。犹他大学的Philip Walstedt和Mike Steffen目前正致力于量化这些限制。
如果采样密度过低,当变形变得很大时,粒子将无法看到彼此。这就导致了一些非物理效应,比如裂缝会在不应该出现的时候裂开。通过扩展粒子的影响域(或在某些情况下更复杂的簿记),这个问题在一定程度上得到了缓解。然而,最简单的方法是在预计会发生大变形的区域引入更高密度的粒子。
结合原子和连续统模拟
结合原子和连续统模拟也包括在课程中。
http://www.万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/1108
将材料点法与其他方法进行比较
我正在尝试将Material Point Method与eXtended Finite Element Method (XEFM)以及许多其他无网格方法(如Element -Free Galerkin等)进行比较,以模拟与以下相关的过程:
1)粘弹性和其他历史相关的材料行为;
2)材料分离,如裂纹扩展、切割、压痕过程;
3)流固相互作用,以及许多其他方面;
4)复合材料界面脱粘。
这种比较需要来自MPM部分、XFEM部分、EFG部分以及其他许多无网格方法方面的专家进行。
万博体育平台我们非常欢迎不同领域的机械师贡献自己的力量。
MPM-XFEM
亲爱的亨利,
我很高兴参加,但是,我认为我们应该首先确定比较中要考虑的要点,否则,我们可能会漫无目的地工作。
我已经开发了一个c++ XFEM代码,我们可以用于故障和接口问题以及非线性材料。
我们是否应该从确定兴趣点开始?
——鲁棒性
-收敛证明
——多功能性
-计算时间
——准确性
-需要自适应网格
请允许我提醒您WCCM8小型研讨会,这个主题非常适合:扩展有限元法的精度评估:适应性,与其他方法的比较,工业化[ID:141]
Stephane Bordas, Marc Duflot, Pierre-Olivier Bouchard
Stephane Bordas博士
http://www.civil.gla.ac.uk/~bordas
最强的鲁棒性,可接受的精度和计算时间
亲爱的史蒂芬,
哪一种方法能提供最强的鲁棒性,具有可接受的精度和计算时间,来模拟具有许多移动不连续的行为,如相互作用的裂纹,复合材料界面的脱粘和冲击波?
亨利。
演化不连续的任意数
亨利,
在我看来,今天,基于你的标准,无网格方法是最好的选择。
例如,见所附文件。
很抱歉这么晚才回复,
史蒂芬
Stephane Bordas博士
http://people.civil.gla.ac.uk/~bordas
细观力学与多尺度有限元分析
黄友友,黄友友,黄友友,2007。
颗粒复合材料中除湿的内聚模型:细观力学与多尺度有限元分析。材料力学,39, 580 - 595。
我们使用两种多尺度均匀化方案研究了颗粒脱粘损伤对高填充复合材料本构响应的影响:一种基于封闭形式的细观力学解,另一种基于均匀化数学理论的有限元实现
在这两种情况下,粒子脱粘过程采用双线性内聚定律进行建模,该定律将内聚牵引力与沿粒子-矩阵界面的位移跳变联系起来。在平面应变下进行线性运动学分析。
对两种均匀化方案进行了详细的比较评估,重点讨论了体积分数、粒径和颗粒间相互作用的影响。
在CSAFE的MPM开发
其中一种方法采用了物质点法加速战略计算计划(ASCI)中心,意外火灾与爆炸模拟中心犹他大学。
该方法本身具有模拟大变形、接触、破碎、断裂、固体-流体-燃烧相互作用和爆炸的能力。
CSAFE的年度报告可从http://www.csafe.utah.edu/Publications/