基于间接力键有限元法的结构变形与损伤分析方法
申请人信息
- 申请人:河海大学
- 申请人地址:210000 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
- 发明人: 河海大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于间接力键有限元法的结构变形与损伤分析方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311640358.6 |
| 申请日 | 2023/12/1 |
| 公告号 | CN117688807A |
| 公开日 | 2024/3/12 |
| IPC主分类号 | G06F30/23 |
| 权利人 | 河海大学 |
| 发明人 | 李惟简; 张仁杰; 朱其志 |
| 地址 | 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号 |
摘要文本
本发明公开了一种基于间接力键有限元法的结构变形与损伤分析方法，包括对目标结构进行几何建模，并布种剖分生成传统有限单元法网格；对目标结构施加载荷，计算任意节点处的力键加权系数、力键，以及力键的伸长率；根据伸长率，判断并找出断裂的力键；计算该荷载下目标结构断键后的位移，判断断裂的力键数量是否增加；如果无增加，则当前荷载步计算完毕，然后计算目标结构中任一节点处的等效损伤。本发明利用标准三节点三角形和四节点四面体有限元网格的空间离散能力，通过节点所连接的所有单元确定作用域，并在作用域内构建与节点相连的间接力键，从而通过力键的变形以明确力的传递路径，进而利用力键的断裂描述结构的损伤场。
专利主权项内容
1.基于间接力键有限元法的结构变形与损伤分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对目标结构Ω进行几何建模，并按目标数量对边界进行布种后剖分生成传统有限单元法网格，得到m个有限单元和n个有限单元节点，m和n为正整数，其数量由目标结构Ω和布种情况共同确定；步骤2：对目标结构Ω施加载荷，对任意节点I确定e个与之相连的单元计算节点I处的力键加权系数W、力键/>以及力键/>的伸长率/>并对所有的伸长率/>从大到小进行排序，记该序列为Y；II步骤3：根据序列Y中的伸长率，判断并找出断裂的力键；步骤4：计算该荷载下目标结构Ω断键后的位移，具体为：计算任意一条力键的键力将步骤3中断裂的所有力键的断裂权值函数统一置0，得出节点I处的键力合力q；再根据键力合力q，以及其他节点力键计算键力时给节点I带来的反力合力，得出节点I的节点力合力，并据此计算结构Ω的整体刚度矩阵/>再由目标结构Ω的边界条件计算力矩阵F，根据如下公式计算得到总体节点位移向量u，II步骤5：重复步骤2、3，判断断裂的力键数量是否增加；如果无增加，则当前荷载步计算完毕，进入步骤6；反之，则重复步骤4；步骤6：计算目标结构Ω中任一节点I处的等效损伤d，其计算方法为：I式中，e表示与节点I连接的单元数量，表示每个与节点I相连单元内力键的数量，N表示节点I处的所有力键，/>为力键断裂权值函数。II