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题名压电材料切口奇异物理场计算
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作者
潘伟
程长征
王飞炀
李腾岳
牛忠荣
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机构
合肥工业大学土木与水利工程学院
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期742-748,共7页
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基金
国家自然科学基金(12172114)
安徽省杰出青年自然科学基金(2208085J25)资助项目.
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文摘
采用切口尖端奇性特征分析与有限元法相结合的思路,计算压电材料切口尖端的力学和电学奇异物理场.首先基于奇性渐近展开技巧,推演压电材料切口的奇性特征方程,引入插值矩阵法求解,获得切口尖端奇性渐近展开式的奇性指数、特征角函数及其导数.再根据有限元法的位移和电势计算结果较应力和电位移高一阶精度的特点,利用稀疏有限元网格,计算出切口附近的位移和电势,代入切口尖端物理场渐近展开式,求出幅值系数.根据计算出的幅值系数、奇性指数、特征角函数及其导数,重构出切口尖端附近的奇异应力场和电位移场,继而计算出切口的应力强度因子和电位移强度因子.本文提出半解析方法,基于有限元稀疏网格计算结果,利用较小的计算量,获得较高精度的奇异物理场.该方法无须对有限元法的插值函数进行改造,适合嵌入商业有限元软件,直接用于工程压电材料结构安全分析.
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关键词
压电材料
切口
渐近展开
奇异应力场
奇异电位移场
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Keywords
piezoelectric material
notch
asymptotic expansion
singular stress field
singular electric displacement field
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分类号
O343
[理学—固体力学]
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题名基于边界元的超定法计算板切口应力强度因子
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作者
刘静雯
程长征
黄一帆
王飞炀
李腾岳
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机构
合肥工业大学土木与水利工程学院
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1086-1095,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.12172114)
安徽省杰出青年自然科学基金资助项目(No.2208085J25)。
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文摘
板切口尖端的奇异应力场影响结构安全,需要对含切口板进行强度计算。文章首先根据中厚板的弹性控制方程,利用切口特征渐近展开理论,推演出中厚板切口的奇性特征方程,引入插值矩阵法进行求解,获得板切口的奇异性指数、特征角函数及其导数。之后使用边界元法,求解切口板内离切口尖端等距离圆弧上点的位移,并将其代入切口尖端位移渐近展开式,形成一组非正定方程组,采用超定法求解,获得渐近展开式的幅值系数,据此进一步计算出切口板的应力强度因子。文章分别计算了板切口在对称荷载、反对称荷载以及复合型荷载作用下的应力强度因子。
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关键词
板切口
应力强度因子
超定法
边界元法
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Keywords
notched plate
stress intensity factors
over-deterministic method
boundary element method
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分类号
TU501
[建筑科学—建筑技术科学]
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