基于修正高精度广义胞元法的复合材料细观力学分析

高精度广义胞元法是多尺度分析复合材料模量和微观应力应变场的有效方法之一.然而,由于位移插值函数中缺少二次耦合项,很大程度上影响了复合材料局部应力、应变场,特别是剪切场的计算精度.本文通过引入二次方向耦合项,提出了一种修正的高精度广义胞元法插值函数.在施加周期性边界条件、平均应力和平均位移连续性条件后,可以确定位移插值函数中的系数.通过对多相复合材料弹性模量和局部场分析,并且与有限元分析和实验测量结果比较,验证了修正高精度广义胞元法的准确性.与高精度广义胞元相比,本文提出的修正高精度广义胞元法在不需要引入额外未知变量,不影响计算效率的前提下,对复合材料的局部应力场计算得更加准确.

三维修正高精度广义胞元法及其在复合材料宏细观弹塑性力学分析中的应用

高精度广义胞元法(HFGMC)是模拟分析多尺度复合材料的有效技术方法.修正高精度广义胞元法(MHFGMC)的提出,在高精度广义胞元法位移插值函数基础上引入了二次耦合项,改善了剪切场计算精度不足的问题.本文提出了三维修正高精度广义胞元法理论,通过引入由局部坐标的高阶勒让德多项式表示的非弹性应变场和高阶的应力场,建立了三维复合材料弹塑性宏观应力应变关系式.通过对三维复合材料的宏观力学性能和细观应力场的预测,与有限元方法结果进行了对比验证.三维修正高精度广义胞元法结合局部坐标下塑性应变场,在不引入其他变量的情况下,不仅能够预测复合材料弹塑性应力应变响应,还能有效预测复合材料的细观剪切应力分布.

一种高精度六面体广义协调元

在八节点六面体等参单元的基础上在其各个面的法向方向上增加一个自由度 ,同时为了提高精度 ,改善其性能 ,消除几何敏感性 ,又引入七个非协调的内部位移函数和一个泡状函数作为附加位移。数值计算表明该单元的性能良好。