本技术介绍了一种创新的多分辨率PD-FEM断裂分析方法,该方法基于同伴虚粒子耦合。该技术流程包括:S1,构建并初始化断裂仿真分析模型;S2,利用FEM网格和PD粒子对断裂进行模拟。
背景技术
结构断裂分析在土木工程、水利工程、航空航天等领域中起着至关重要的作用。传统的连续介质力学在处理不连续问题时,由于位移导数不存在,导致裂纹尖端出现应力奇异性。近场动力学(Peridynamics,PD)采用非局部积分方程,成功避免了这一问题,能够自然地模拟裂纹的萌生和扩展,因而得到广泛应用。然而,PD作为一种非局部方法,存在计算量大、计算效率低的固有缺陷。
为兼顾裂纹模拟的精确性和计算效率,将PD与有限元法(Finite ElementMethod,FEM)相结合成为一种有效途径。目前的PD-FEM(近场动力学-有限元)耦合方案主要有两类:共享节点耦合方案和界面单元耦合方案。共享节点耦合方案通过耦合区域内的节点或粒子传递相互作用信息,适用于不同的网格类型,但要求耦合区域内的网格尺寸与PD粒子大小匹配,限制了其灵活性。界面单元耦合方案利用单元内的动态虚PD粒子传递相互作用信息,无需尺寸匹配要求,但需要在界面单元内布置大量的动态虚拟粒子,增加了计算复杂度,且适用的单元类型有限。针对现有技术的不足,本发明提出一种基于同伴虚粒子耦合的多分辨率PD-FEM结构断裂分析方法。
实现思路