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基于MSG理论的超薄梁弯曲问题的数值模拟
  • ISSN号:1008-0562
  • 期刊名称:《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:O241.82[理学—计算数学;理学—数学] TB115[理学—数学;理学—应用数学;一般工业技术]
  • 作者机构:[1]北京科技大学应用科学学院,北京100083, [2]海军工程大学天津校区,天津300450
  • 相关基金:国家留学回国人员科研基金资助项目(11140027);国家自然科学基金资助项目(10672019)
中文摘要:

为了解决超薄梁弯曲计算中存在的低阶单元出现自锁和过刚的缺陷问题,采用基于应变梯度理论的假设应变有限元方法,研究了微尺度梁弯曲问题中的尺度效应。在假设应变单元设计中,非局部的应变梯度项通过围绕高斯点的胞元进行数值积分而得到。进一步在本构方程中引入等效应变梯度项,在积分本构方程时就可以反映材料在微细变形时的尺寸效应。首先,构造了一个基于细观机制的应变梯度理论的增强假设应变有限元模型。通过这种方法,非局部的应变梯度通过围绕高斯点的胞元积分而加入到本构方程中。由这个模型,发展了一个增强假设应变有限元程序,利用此程序对一超薄梁受均布荷载作用下,不同厚度,不同网格划分时的弯曲问题进行了数值模拟。结果显示,这种方法能够很好的体现出超薄梁在不同厚度和不同网格划分下的尺度效应。此方法具有较好的适用性。

英文摘要:

Attention has been paid to exploring the size effect that frequently exhibited in micro-beam bending. At first, the basic theories of the enhanced assumed strain mode and the mechanism-based strain gradient theory are presented briefly. In this way, strain gradient term by means of cell integration is incorporated into the constitutive material model to reflect the effects of highly localized inhomogeneous deformation. Using the proposed model, an enhanced assumed strain finite element program has been developed and a series of numerical simulations of bending of ultra-thin beam with different thickness and grids density have been carried out. It is shown from the numerical results, that the deflection of the micro-beam is different from that showing in common beam with the size of mini-meter above. Moreover, the scale effect of beams with different thickness and grids density is compared with the published data and good agreement is found.

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期刊信息
  • 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:辽宁省教育厅
  • 主办单位:辽宁工程技术大学
  • 主编:邵良彬
  • 地址:辽宁阜新市辽宁工程技术大学北校区学报编辑部16信箱
  • 邮编:123000
  • 邮箱:xuebao999999@126.com
  • 电话:0418-3350453
  • 国际标准刊号:ISSN:1008-0562
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1379/N
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,辽宁省一级刊物
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:19090