网格重剖分在大变形分析中的应用_赵娜.pdfVIP

第 29 卷 专 辑 固 体 力 学 学 报 Vol.29 S.Issue 2008 年12月 CHINESE JOURNAL OF SOLID MECHANICS December 2008 网格重剖分在大变形分析中的应用 1 1 2 2 1* 1 赵 娜 刘立胜 郑 剑 郭 翔 翟鹏程 宋丹平 1 2 （武汉理工大学理学院工程结构与力学系，武汉，430070 ）（湖北航天化学技术研究所，襄樊，441003) 摘 要 超弹性材料可以承受十分大的弹性变形，为了提高材料强度，可以采用刚性颗粒填充的方法。而有限元 方法在处理颗粒填充复合材料大变形问题时网格畸变严重，甚至会导致计算中止，为了使计算进行下去，需要进行网 格重划。本文是利用有限元软件 ANSYS 中的网格重剖分功能，通过对畸变的网格进行重新划分后继续计算，最终获得 大变形结果。 关键词 颗粒填充，大变形，网格重剖分 0 引言 一是不超过模型的边界，即颗粒的半径要小于颗粒 从汽车轮胎到固体推进剂，颗粒填充复合材料 圆心与边界的距离，见公式（1）；二是颗粒间不能 广泛应用于工业生产和国防事业，基体为橡胶的刚 由重叠，通过比较新生成颗粒与已生成颗粒的圆心 性颗粒增强复合材料更是应用广泛。由于橡胶是非 的距离与他们半径的和，来确定新生成的颗粒与已 线性、不可压缩、大变形性材料，而有限元在模拟 生成的颗粒是否有重叠部分，见公式（2 ）.如果新 大变形问题时，由于网格畸变严重，导致计算结果 生成的颗粒不符合以上要求时它将被删除而开始下 不准确甚至计算中断，一直存在局限性。本文采用 一个颗粒的生成。 有限元软件 ANSYS 中的网格重剖分功能，通过生 成重启动文件后，对基体的有限元网格进行重剖分， 之后使计算进行下去，从而获得所需要的变形结果 及整体的荷载、位移曲线。 基体 1 有限元模型的建立 在颗粒增强复合材料的三维多颗粒模型中，颗 粒一般被简化为球形、椭球形或者多面体，但是建 立三维多颗粒模型过程复杂而且求解难以控制，通 颗粒 过大量基于复合材料截面的细观结构图片建立的平 面有限元模型分析，多颗粒平面模型也能较好的反 映材料细观结构对材料力学性能的影响，本文就采 加载板 用随机分布多颗粒平面有限元模型。 1.1 建立有限元模型 图 1 颗粒体积含量为 10%的几何模型 通过 ANSYS 平台下使用 APDL 语言生成几何 r x (W −r ) ⎧i i i 1 模型，由于基体材料的强度较低，在基体的上下加 ⎨r y (H r ) （） −