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材料模拟
星期五,2007-03-23 01:36 -亨利·谭
感兴趣的话题包括:
- 材料点法、扩展有限元法等无网格法;
- 结合原子和连续体模拟;
- 多尺度均匀化。
其他博客的链接:
我教过一门计算机课程,材料模拟在路易斯安那州立大学2002年秋季学期的研究生课程中。
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评论
材料模拟:材料点法讲义
物质点法在我的讲座中有涉及,材料中的模拟。第9到14课的讲义是关于这个话题的。
讲义九:材料点法:介绍
讲义10:材料点法:网格方程
讲义11:物质点法:溶液程序
讲义12:材料点法:二维问题
讲义13:插值形状函数
讲义14:MPM作业
re:材料点法
是否有任何工作验证非结构化网格的MPM ?
用于MPM的非结构化网格
约翰,对MPM的非结构化网格有什么特别的担忧吗?
邀请Banerjee博士在我的博客上发表演讲或评论
亲爱的约翰,
我的一个学生通过使用非结构化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一个家庭作业项目中取乐。
实际上,我对MPM的了解非常有限。这里的一万博manbetx平台位机械师,比斯瓦吉特·班纳吉博士http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/user/1095他更有资格谈论这个问题。
因此,我礼貌地邀请Banerjee博士给我们做讲座或写一些评论。谢谢。
物质点法
约翰的问题是在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。
为涉及身体的问题开发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这个方法的示意图。
MPM算法通常遵循以下步骤:
误差的主要来源是
这些误差使得原MPM方法不稳定。然而,GIMP方法及其后继方法的性能要好得多。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,如果您不需要重新网格划分,则非结构化网格更适合最小化集成误差。丽贝卡·布兰农(Rebecca Brannon)教授在桑迪亚大学(Sandia)时研究过一些这样的情况。非结构网格的主要问题是,要进行任何大型并行模拟,都需要一个域分解算法。这不仅更昂贵,而且涉及到软件工程方面的大量工作。
我处理的大多数问题都涉及与流固相互作用有关的大变形。对于这样的问题,结构化网格使生活变得更加容易,特别是因为大多数CFD代码使用结构化网格。但是,一如既往,天下没有免费的午餐。在结构化网格中,自适应网格细化会变得非常复杂。
我认为这里有很多探索的机会。我非常想知道,如果使用非结构化网格,是否可以保留MPM的一些好的特性(没有重网格,大变形,容易流固相互作用,容易接触)。
广义插值质点(GIMP)
亲爱的Biswajit,
感谢您对物质点法的最新发展进行了总结。
我在2002年开设的MPM课程中没有介绍GIMP。对于熟悉MPM但不熟悉GIMP的人:GIMP代表广义插值质点它是由Bardenhagen和Kober(2004)开发的。
GIMP采用C1连续加权函数,解决了材料点刚好穿过网格时的数值噪声问题。
一个网格单元需要多少个粒子?
为了保证精确的模拟,在二维和三维网格单元中平均需要多少个粒子?
在你的示意图中,似乎每个细胞平均只有2个粒子。
回复:MPM和每个细胞的颗粒数
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):
如果将粒子视为积分点,则超过一定数量的积分点后,积分的准确性将不会增加(甚至可能会下降)。犹他州的Philip Walstedt和Mike Steffen目前正致力于量化这些限制。
如果采样密度太低,如果变形变得非常大,颗粒将无法看到彼此。这会导致非物理效应,如裂缝在不应该打开的时候打开。通过缩放粒子与拉伸的影响域(或在某些情况下更复杂的簿记),该问题在一定程度上得到了缓解。然而,最简单的方法是在预期会发生大变形的区域引入更高密度的粒子。
结合原子和连续体模拟
结合原子和连续体模拟也包括在课程中。
http://www.万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/1108
比较材料点法与其他方法
我试图将材料点法与扩展有限元法(XEFM)进行比较,以及许多其他无网格方法(如Element -Free Galerkin等),在模拟相关过程中:
1)粘弹性和其他与历史相关的材料行为;
2)材料分离,如裂纹扩展、切削、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。
这种比较需要由来自MPM部分、XFEM部分、EFG部分以及许多其他部分的专家来进行。
万博体育平台欢迎不同专业的机械师踊跃投稿。
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关键点,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,我们可以使用它来处理故障和接口问题以及非线性材料。
我们应该从确定重点兴趣点开始吗?
——鲁棒性
-收敛证明
——多功能性
-计算时间
——准确性
-需要自适应网格划分
让我提醒大家,WCCM8小型研讨会非常适合这个主题:扩展有限元法的精度评估:自适应,与竞争方法的比较,工业化[j]
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,
哪种方法具有最强的鲁棒性,并且具有可接受的精度和计算时间,可以模拟许多移动不连续的行为,例如相互作用裂纹,复合材料界面的脱粘和冲击波?
亨利。
任意数目的演化不连续
亨利,
在我看来,今天,根据您的标准,无网格方法是最好的选择。
例如,请参阅所附文件。
很抱歉这么晚才回复你,
史蒂芬
Stephane Bordas博士
http://people.civil.gla.ac.uk/~bordas
微观力学与多尺度有限元分析
黄玉娟,黄玉娟,黄玉娟,2007。
颗粒复合材料中脱湿的内聚模型:微观力学与多尺度有限元分析。材料力学,39, 580 - 595。
采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,粒子脱粘过程都使用双线性内聚定律来建模,该定律将内聚牵引力与沿粒子-基质界面的位移跳跃联系起来。采用平面应变线性运动学进行分析。
对两种均质方案进行了详细的比较评估,重点讨论了体积分数、粒径和粒子间相互作用的影响。
CSAFE的MPM开发
其中一个DOE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研究中心犹他大学的教授。
该方法具有模拟大变形、接触、破碎、断裂、固流燃烧相互作用和爆炸的能力。
国家外汇管理局年报可从http://www.csafe.utah.edu/Publications/