留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

“依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法

苏小卒 王伟

苏小卒, 王伟. “依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
引用本文: 苏小卒, 王伟. “依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
SU Xiao-zu, WANG Wei. NONLINEAR-ELASTIC-INCREMENT ALGORITHM FOR ELIMINATING FICTITIOUS STRAIN HISTORY IN STATIC ANALYSIS OF SHDM STRUCTURES USING THE DYNAMIC RELAXATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
Citation: SU Xiao-zu, WANG Wei. NONLINEAR-ELASTIC-INCREMENT ALGORITHM FOR ELIMINATING FICTITIOUS STRAIN HISTORY IN STATIC ANALYSIS OF SHDM STRUCTURES USING THE DYNAMIC RELAXATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185

“依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
基金项目: 国家自然科学基金项目(51178328)
详细信息
    作者简介:

    苏小卒(1956-),男,河南人,教授,博士,博导,从事混凝土结构研究(E-mail:xiaozusu@mail.tongji.edu.cn).

    通讯作者: 王伟(1980-),男,浙江人,副教授,博士,硕导,从事结构非线性有限元分析研究(E-mail:wangwei1210@189.cn).
  • 中图分类号: TU313

NONLINEAR-ELASTIC-INCREMENT ALGORITHM FOR ELIMINATING FICTITIOUS STRAIN HISTORY IN STATIC ANALYSIS OF SHDM STRUCTURES USING THE DYNAMIC RELAXATION METHOD

  • 摘要: 针对SHDM结构(由依赖应变历史材料制成的结构)有限元非线性静力平衡方程组动力松弛法(DRM)迭代求解时的积分点应力更新步骤,提出非线性弹性增量算法,即在一个静力增量步内固定材料的加卸载路径,使之在该增量步内成为非线性弹性材料。该应力更新算法能使包括收敛解在内的迭代序列中不含虚假应变历史。此外,该算法还可避免静力解答精度依赖于静力增量步长的局限性。通过三个SHDM结构的数值试验对该算法进行了验证。该算法可望对SHDM结构非线性有限元静力问题DRM分析技术的发展起促进作用。
  • [1] Zienkiewicz O C, Taylor R L. The finite element method:for solid and structural mechanics[M]. 6th edition. Beijing:Beijing World Publishing Corporation, 2009:22-84.
    [2] Dassault Systemes Simulia Corporation. Abaqus 6.14 analysis user's guide:Volume II[M]. Providence:Dassault Systemes Simulia Corporation, 2014:6.1-6.3.
    [3] Day A S. An introduction to dynamic relaxation[J]. The Engineer, 1965, 219:218-221.
    [4] 苏小卒. 预应力混凝土框架抗震性能研究[M]. 上海:上海科学技术出版社, 1998:58-79. Su Xiaozu. Seismic behavior of prestressed concrete frame[M]. Shanghai:Shanghai Scientific & Technical Publishers, 1998:58-79. (in Chinese)
    [5] Chung W J, Cho J W, Belytschko T. On the dynamic effects of explicit FEM in sheet metal forming analysis[J]. Engineering Computations, 1998, 15(6):750-776.
    [6] Dassault Systemes Simulia Corporation. Abaqus 6.14 theory guide[M]. Providence:Dassault Systemes Simulia Corporation, 2014:2.2, 2.4.5-1.
    [7] 卡德斯图赛H, 诺里D H, 布雷齐F, 等. 有限元法手册[M]. 诸德超, 傅子智, 龚尧南, 等译. 北京:科学出版社, 1996:1290-1294. Kardestuncer H, Norrie D H, Brezzi F, et al. Finite element handbook[M]. Translated by Zhu Dechao, Fu Zizhi, Gong Yaonan, et al. Beijing:Science Press, 1996:1290-1294. (in Chinese)
    [8] Borst R D, Crisfield M A, Remmers J J C, et al. Non-linear finite element analysis of solids and structures[M]. Chester:John Wiley & Sons, 2012.
    [9] 何政, 欧进萍. 钢筋混凝土结构非线性分析[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2007:184-188. He Zheng, Ou Jinping. No-linear finite element analysis of reinforced concrete structures[M]. Harbin:Harbin Institute of Technology Press, 2007:184-188. (in Chinese)
    [10] 段云岭. 非线性方程组的解法:局部弧长法[J]. 力学学报, 1997, 29(1):116-121. Duan Yunling. Local arc-length method-A solution procedure for non-linear finite element method[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 1997, 29(1):116-121. (in Chinese)
    [11] May I M, Duan Y. A local arc-length procedure for strain softening[J]. Computers & Structures, 1997, 64(1-4):297-303.
    [12] Yang Z, Chen J. Fully automatic modelling of cohesive discrete crack propagation in concrete beams using local arc-length methods[J]. International Journal of Solids & Structures, 2004, 41(3/4):801-826.
    [13] Alfano G, Crisfield M A. Solution strategies for the delamination analysis based on a combination of localcontrol arc-length and line searches[J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2003, 58(7):999-1048.
    [14] Natario P, Silvestre N, Camotim D. Web crippling failure using quasi-static FE models[J]. Thin-Walled Structures, 2014, 84:34-49.
    [15] Cundall P A. Explicit finite-difference methods in geomechanics[J]. Numerical Methods in Geomechanics, 1976.
    [16] 王伟, 苏小卒. 动力松弛法在应变软化类结构有限元静力分析中的应用[J]. 计算力学学报, 2018, 35(2):230-237. Wang Wei, Su Xiaozu. Application of dynamic relaxation method in finite element static-solution of strainsoftening-type structure[J]. Chinese Journal of Computational Mechanics, 2018, 35(2):230-237. (in Chinese)
    [17] Rezaiee-pajand M, Sarafrazi S R, Rezaiee H. Efficiency of dynamic relaxation methods in nonlinear analysis of truss and frame structures[J]. Computers & Structures, 2012, s112/113(s112/113):295-310.
    [18] Otter J R H, Cassell A C, Hobbs R E. Dynamic relaxation[J]. ICE Proceedings, 1966, 35(4):633-656.
    [19] Rushton K R. Large deflexion of variable-thickness plates[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 1968, 10(9):723-735.
    [20] Frieze P A, Hobbs R E, Dowling P J. Application of dynamic relaxation to the large deflection elasto-plastic analysis of plates[J]. Computers & Structures, 1978, 8(2):301-310.
    [21] Ramesh G, Krishnamoorthy C S. Geometrically noninear analysis of plates and shallow shells by dynamic relaxation[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1995, 123(1):15-32.
    [22] 叶继红, 李爱群, 刘先明. 动力松弛法在索网结构形状确定中的应用[J]. 土木工程学报, 2002, 35(6):14-19. Ye Jihong, Li Aiqun, Liu Xianming. Form finding of cable nets by modified dynamic relaxation[J]. China Civil Engineering Journal, 2002, 35(6):14-19. (in Chinese)
    [23] 阚远, 叶继红. 动力松弛法在索穹顶结构形状确定中的应用[J]. 工程力学, 2007, 24(9):50-55. Kan Yuan, Ye Jihong. Form finding of cable domes by modified dynamic relaxation[J]. Engineering Mechanics, 2007, 24(9):50-55. (in Chinese)
    [24] 张志宏, 李志强, 董石麟. 杂交空间结构形状确定问题的探讨[J]. 工程力学, 2010, 27(11):56-63. Zhang Zhihong, Li Zhihong, Dong Shilin. Discussions on shape determination of hybrid spatial structures[J]. Engineering Mechanics, 2010, 27(11):56-63.
    [25] Ali N B H, Rhode-barbarigos L, Smith I F C. Analysis of clustered tensegrity structures using a modified dynamic relaxation algorithm[J]. International Journal of Solids & Structures, 2011, 48(5):637-647.
    [26] Yu R C, Saucedo L, Ruiz G. Finite-element study of the diagonal-tension failure in reinforced concrete beams[J]. International Journal of Fracture, 2011, 169(2):169-182.
    [27] Garcia J R, Rio G, Cadou J M. Numerical study of dynamic relaxation methods:Contribution to the modeling of inflatable lifejackets[M]. Saarbrücken:LAP LAMBERT Academic Publishing Gmbh & Co. KG, 2012.
    [28] Baverel O, Nabaei S S, Weinand Y. Mechanical form-finding of the timber fabric structures with dynamic relaxation method[J]. International Journal of Space Structures, 2013, 28(3/4):197-214.
    [29] Oliver J, Huespe A E, Cante J C. An implicit/explicit integration scheme to increase computability of non-linear material and contact/friction problems[J]. Computer Methods in Applied Mechanics & Engineering, 2008, 197(21):1865-1889.
    [30] Zienkiewicz O C, Taylor R L, Zhu J Z. The finite element method:Its basis and fundamentals[M]. 6th ed. Beijing:Beijing World Publishing Corporation, 2008:615-618.
    [31] 陈惠发, 萨里A F. 弹性与塑性力学[M]. 余天庆, 王勋文, 刘再华, 译. 北京:中国建筑工业出版社, 2004:179-188, 225-234. Chen W F, Saleeb A F. Elasticity and plasticity[M]. Translated by Yu Tianqing, Wang Xunwen, Liu Zaihua. Beijing:China Architecture and Building Press, 2004:179-188, 225-234. (in Chinese)
    [32] Mazars J. A description of micro- and macroscale damage of concrete structures[J]. Engineering Fracture Mechanics, 1986, 25(5/6):729-737.
    [33] Mazars J, Pijaudier J. Continuum damage theoryapplication to concrete[J]. Journal of Engineering Mechanics, 1989, 115(2):345-365.
    [34] 彭芳乐, 李福林, 白晓宇. 针对砂土应变软化强非线性问题的动态松弛有限元法研究[J]. 岩土力学, 2012, 33(2):590-596. Peng Fangle, Li Fulin, Bai Xiaoyun. A dynamic relaxation-finite element method for strong nonlinearity caused by post-peak strain softening of sands[J]. Rock & Soil Mechanics, 2012, 33(2):590-596. (in Chinese)
    [35] 李杰, 任晓丹. 混凝土静力与动力损伤本构模型研究进展述评[J]. 力学进展, 2010, 40(3):284-297. Li Jie, Ren Xiaodan. A review on the constitutive model for static and dynamic damage of concrete[J]. Advances in Mechanics, 2010, 40(3):284-297. (in Chinese)
    [36] 维诺格拉多夫I M. 数学百科全书:第3卷[M]. 《数学百科全书》编译委员会, 译. 北京:科学出版社, 1997:6-9. Vinogradov I M. Encyclopaedia of mathematics:Vol.3[M]. Translated by Mathematics encyclopedia compilation committee. Beijing:Science Press, 1997:6-9. (in Chinese)
  • [1] 邓先琪, 苏成, 马海涛.  功能梯度梁静力与动力分析的格林函数法 . 工程力学, 2020, 37(): 1-9. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.10.0615
    [2] 梁洪超, 楼文娟, 丁浩, 卞荣.  非线性振型结构HFFB试验模态力计算方法及不确定性分析 . 工程力学, 2019, 36(3): 71-78. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.01.0008
    [3] 丁勇, 黄奇, 黄剑源.  连续桥面简支梁桥静动力特性的理论分析方法研究 . 工程力学, 2015, 32(9): 100-110. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.01.0096
    [4] 张海顺, 姜忻良, 张亚楠.  高架桥-地铁站-桩-土复杂结构体系地震反应分析 . 工程力学, 2013, 30(增刊): 53-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S041
    [5] 朱明亮, 董石麟.  向量式有限元在索穹顶静力分析中的应用 . 工程力学, 2012, 29(8): 236-242. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.12.0874
    [6] 白兴兰, 黄维平.  深水钢悬链线立管非线性有限元静力分析 . 工程力学, 2011, 28(4): 208-213.
    [7] 李金平, 陈建军, 朱增青, 宋宗凤.  结构区间有限元方程组的一种解法 . 工程力学, 2010, 27(4): 79-083.
    [8] 张建国, 王 芳, 薛 强.  后碰撞中人体颈部动力学响应的有限元分析 . 工程力学, 2010, 27(4): 208-0211.
    [9] 项 松, 王克明, 石 宏.  基于逆多元二次径向基函数的复合材料层合板静力分析 . 工程力学, 2009, 26(11): 167-171.
    [10] 陈联盟, 董石麟, 袁行飞.  索穹顶结构施工成形理论分析 . 工程力学, 2008, 25(4): 0-139.
    [11] 杨允表, 吕忠达.  大跨度斜拉桥索塔锚固区钢-混凝土结构竖向受力机理的有限元法 . 工程力学, 2008, 25(12): 153-161.
    [12] 叶继红, 周树路.  改进动力松弛法在膜结构找形中的应用 . 工程力学, 2008, 25(12): 194-201.
    [13] 张宇鑫, 李国强, 张家良.  基于有限元-正则化法进行结构弹性模量识别 . 工程力学, 2007, 24(10): 0-010.
    [14] 张文福, 刘文洋, 赵文艳, 姚芳.  三向类网架结构弯曲和振动分析的分解刚度法 . 工程力学, 2006, 23(4): 130-133,.
    [15] 张志宏, 张明山, 董石麟.  平衡矩阵理论的探讨及一索杆梁杂交空间结构的静力和稳定性分析 . 工程力学, 2005, 22(6): 7-14,2.
    [16] 龚耀清, 白俊英.  矩阵位移法分析弹性地基上空间巨型框架结构 . 工程力学, 2005, 22(S1): 142-145.
    [17] 肖勇刚, 傅衣铭, 查旭东.  考虑地基耦合效应的矩形中厚板的非线性静力分析 . 工程力学, 2004, 21(4): 189-193,.
    [18] 姬亦工, 王复明, 栾茂田, 张小庆.  粘弹性地基上多块板的动力时域反分析方法 . 工程力学, 2001, 18(4): 130-135.
    [19] 唐建民, 李长慧, 卓家寿.  拉索穹顶结构几何大变形混合有限元静力分析 . 工程力学, 2000, 17(4): 21-28.
    [20] 宋二祥.  软化材料有限元分析的一种非局部方法 . 工程力学, 1995, 12(4): 93-101.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  95
  • HTML全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  28
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-14
  • 修回日期:  2019-10-16
  • 刊出日期:  2020-05-27

“依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51178328)
    作者简介:

    苏小卒(1956-),男,河南人,教授,博士,博导,从事混凝土结构研究(E-mail:xiaozusu@mail.tongji.edu.cn).

    通讯作者: 王伟(1980-),男,浙江人,副教授,博士,硕导,从事结构非线性有限元分析研究(E-mail:wangwei1210@189.cn).
  • 中图分类号: TU313

摘要: 针对SHDM结构(由依赖应变历史材料制成的结构)有限元非线性静力平衡方程组动力松弛法(DRM)迭代求解时的积分点应力更新步骤,提出非线性弹性增量算法,即在一个静力增量步内固定材料的加卸载路径,使之在该增量步内成为非线性弹性材料。该应力更新算法能使包括收敛解在内的迭代序列中不含虚假应变历史。此外,该算法还可避免静力解答精度依赖于静力增量步长的局限性。通过三个SHDM结构的数值试验对该算法进行了验证。该算法可望对SHDM结构非线性有限元静力问题DRM分析技术的发展起促进作用。

English Abstract

苏小卒, 王伟. “依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
引用本文: 苏小卒, 王伟. “依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
SU Xiao-zu, WANG Wei. NONLINEAR-ELASTIC-INCREMENT ALGORITHM FOR ELIMINATING FICTITIOUS STRAIN HISTORY IN STATIC ANALYSIS OF SHDM STRUCTURES USING THE DYNAMIC RELAXATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
Citation: SU Xiao-zu, WANG Wei. NONLINEAR-ELASTIC-INCREMENT ALGORITHM FOR ELIMINATING FICTITIOUS STRAIN HISTORY IN STATIC ANALYSIS OF SHDM STRUCTURES USING THE DYNAMIC RELAXATION METHOD[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 120-130. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0185
参考文献 (36)

目录

    /

    返回文章
    返回