[发明专利]一种用于结构变形分析的微势近场动力学方法在审
申请号: | 202210860652.7 | 申请日: | 2022-07-21 |
公开(公告)号: | CN115171822A | 公开(公告)日: | 2022-10-11 |
发明(设计)人: | 刘仁伟;丁仕风 | 申请(专利权)人: | 江苏科技大学 |
主分类号: | G16C60/00 | 分类号: | G16C60/00;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14 |
代理公司: | 南京正联知识产权代理有限公司 32243 | 代理人: | 蒯建伟 |
地址: | 212008*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 结构 变形 分析 近场 动力学 方法 | ||
1.一种用于结构变形分析的微势近场动力学方法,其特征在于:所述该方法包括以下步骤:
步骤1:建立实体模型,确定相应材料属性;
步骤2:将结构离散成一系列空间域内的物质点;
步骤3:采用键长变化的二阶变形度量物质点的变形;
步骤4:结构离散的物质点间采用微键势能函数;
步骤5:引入物质点间的微键势能函数,得到的微键势能函数在物质点近场范围积分来获得该物质点的非局部弹性应变能密度;
步骤6:通过非局部弹性应变能密度的变分推导物质点间的键力模型;
步骤7:设置计算初始条件,施加力或位移边界条件;
步骤8:提交静动力计算;
步骤9:由变形结果开展应变分析。
2.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法,其特征在于:所述步骤3中采用键长变化的二阶变形度量物质点的变形,二阶变形度量为:
Δ=|Yξ〉|2-|ξ|2,
其中式中ξ是参考构型下键的长度,Yξ〉是当前构型下键的变形状态,变形状态与未变形的键长有关,遵循Cauchy-Born法则Yξ=Fξ,其中F是变形梯度;
物质点键长的二阶变形度量可以分解为Δ=Δv+Δd,和Δd=2eijξiξj
其中下标i和j表示物质点编号,和
3.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法,其特征在于:所述步骤4中结构离散的物质点间采用微键势能函数,微键势能函数为:
其中Δv表示体积变形,Δd表示切向变形,ω1ξ和ω2〈ξ〉表示影响函数,ω3ξ=ω1ξ+ω2ξ。
4.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法,其特征在于:所述步骤5中引入物质点间的微键势能函数,得到的微键势能函数在物质点近场范围积分来获得该物质点的非局部弹性应变能密度,非局部弹性应变能密度为:
其中H表示物质点的近场,Vξ表示物质点的体积。
5.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法,其特征在于:所述步骤6中通过非局部弹性应变能密度的变分推导物质点间的键力模型,键力模型为:
δW=ξH[(2ω1ξΔv+ω3ξ)Δd)δΔv+(2ω2ξ)Δd+ω3ξ)Δv)δΔd]dVξ,经过交换积分变量可以得到微键势函数的键力模型
其中F1=(ω1〈β〉-ω2〈β〉)Δ,F2=ω2βΔ+ω1βΔv+ω2βΔd,A为物质点变形前的面积,Sβ为物质点变形后的面积,影响函数具体为其中ν为材料的泊松比,δ为物质点的近场半径尺度。
6.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法,其特征在于:所述步骤8中提交静动力计算通过更新粒子位移,更新粒子位移为:
其中n表示计算步数,n=0表示初始时刻,c为阻尼系数b为体积力,Λ为对角密度矩阵,取值为ξmin为物质点间的最小键长,Vδ为物质点近场范围体积,α≥1为安全系数,取a=2,等效刚度矩阵K由物质点间的相互作用力对相对位移求偏导得到:
其中,Vj为粒子编号为j的体积,更新粒子的位移为
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