Метод многосеточных конечных элементов в расчетах композитных пластин и балок

Бесплатный доступ

Для расчета напряженного состояния упру-гих трехмерных композитных пластин и балок при статическом нагружении предложен ме-тод многосеточных конечных элементов, ко-торый реализуется на основе алгоритмов метода конечных элементов (МКЭ) с примене-нием трехмерных многосеточных конечных элементов (МнКЭ), имеющих неоднородную и микронеоднородную структуру. Отличие МнКЭ от существующих конечных элементов (КЭ) состоит в следующем. При построении -сеточного КЭ используются вложенных сеток. Мелкая сетка порождает разбиение, которое учитывает неоднородную структуру и форму МнКЭ, остальные крупные сет-ки применяются для понижения размерности МнКЭ, причем с увеличением размерность МнКЭ уменьшается. Особенность и достоин-ство МнКЭ состоят в том, что при построе-нии МнКЭ используются сколь угодно мелкие базовые разбиения композитных пластин, ба-лок, состоящих из односеточных КЭ 1-го по-рядка, т.е. по сути используется микроподход в конечноэлементной форме. Такие мелкие разбиения позволяют учитывать в МнКЭ, т.е. в базовых дискретных моделях композитных пластин, балок, сложную неоднородную, мик-ронеоднородную структуру и форму, сложный характер нагружения и закрепления и описы-вать сколь угодно точно напряженное дефор-мированное состояние уравнениями трехмер-ной теории упругости без введения дополни-тельных упрощающих гипотез. Краткая суть МнКЭ состоит в следующем. На базовом раз-биении (на мелкой сетке) сеточного конеч-ного элемента, определяем полную потенциальную энергию как функцию мно-гих переменных, которыми являются узловые перемещения мелкой сетки. На остальных крупных сетках (вложенных в мелкую сетку) строим по МКЭ функции перемещений, которые используем для понижения размерно-сти функции что позволяет проектиро-вать МнКЭ малой размерности. Изложены процедуры построения МнКЭ формы прямо-угольного параллелепипеда, пластинчатого и балочного типов. Достоинства МнКЭ состо-ят в том, что они порождают дискретные модели малой размерности и сеточные реше-ния c малой погрешностью. Приведен пример расчета многослойной пластины с примене-нием трехмерных 3- сеточных КЭ.

Еще

Упругость, композиты, пластины, балки, многосеточные конечные элементы, микроподход, малая погрешность

Короткий адрес: https://sciup.org/14084586

IDR: 14084586

Список литературы Метод многосеточных конечных элементов в расчетах композитных пластин и балок

  • Фудзии Т., Дзако М. Механика разрушений композиционных материалов. -М.: Мир, 1982. -232 с.
  • Норри Д., Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов. -М.: Мир, 1981. -304 с.
  • Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. -М.: Высш. шк., 1982. -264 с.
  • Голованов А.И., Тюленева О.Н., Шигабут-динов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструк-ций. -М.: Физматлит, 2006. -391 c.
  • Матвеев А.Д. Некоторые подходы проек-тирования упругих многосеточных конеч-ных элементов. -Деп. в ВИНИТИ, 2000, № 2990-В00.
  • Матвеев А.Д. Многосеточное моделирова-ние композитов нерегулярной структуры с малым коэффициентом наполнения//Прикладная механика и техническая физи-ка. -2004. -№ 3. -С. 161-171.
  • Матвеев А.Д. Построение сложных много-сеточных элементов с микронеоднородной структурой//Численные методы решения задач теории упругости и пластичности: тез. докл. XXIII Всерос. конф. (Барнаул, 2013 г.). -Новосибирск: Параллель, 2013. -С. 142-144.
  • Матвеев А.Д. Построение сложных много-сеточных конечных элементов с неодно-родной и микронеоднородной структурой//Известия Алтайского государственного университета. Сер. Математика и механи-ка. -2014. -№ 1/1. -С. 80-83.
  • Матвеев А.Д. Расчет трехмерных компо-зитных балок сложной формы с примене-нием двухсеточных конечных элементов//Вестник КрасГАУ. -2015. -№ 8. -С. 92-98.
  • Матвеев А.Д. Смешанные дискретные мо-дели в анализе упругих трехмерных неод-нородных тел сложной формы//Вестник Пермского национального исследователь-ского политехнического университета. -2013. -№ 1. -С.182 -195.
Еще
Статья научная