一方面,在工程實踐中對材料彈性分布的要求越來越嚴格,越來越多的應用要求同一塊材料在不同的位置有不同的彈性屬性,以及傳統(tǒng)材料制備技術上周期長,結果的不確定性大等缺陷越來越難以滿足需求。另一方面,隨著計算機仿真技術的發(fā)展,各種計算方法的出現,計算機模擬材料應用的不斷成熟,使材料彈性屬性的反求模擬成為可能。并且隨著增材制造技術的不斷突破和多孔材料制備的逐漸完善,使功能梯度材料在制造上越來越容易,從而使反求材料屬性的研究具有重要的理論和實踐意義。目前,反求材料彈性屬性在計算機動畫中的應用比較深入,但是在計算機動畫中對材料屬性的處理效果遠達不到工程應用的效果。本文針對材料彈性分布的定制化設計展開研究,主要研究內容及成果有以下幾個方面:(1)提出一種基于有限元法的定制化材料彈性分布模型,實現材料彈性分布的模擬仿真�；谟邢拊椒�,建立起一個材料彈性分布模型,通過交互式的在四面體網格模型的單元或頂點上輸入載荷和位移,然后迭代計算,實現定制化材料彈性分布建模。在實現過程中,應用塊坐標下降法將建模問題一分為二,分成彈性建模部分和位移建模部分,優(yōu)化建模過程。彈性建模部分為一個無約束求極限值問題,應用共軛梯度法求解,有理想的收斂速度,位移建模部分轉化為一個稠密的線性方程組,方便求解。(2)提出一種基于角度加權的拉普拉斯模型,解決在建模過程中的噪音問題,同時還可以控制建模過程中重力方向上的彈性傳遞能力。在材料彈性分布建模的過程中,為了使材料的彈性光順過渡,不出現噪音,在建模過程中引入基于四面體網格模型的拉普拉斯模型,同時改善其加權方式,用四面體體心的連線與受力方向夾角的余弦值作為其權值,不僅可以避免建模過程中的噪音,還可以控制建模時受力方向上的彈性傳遞能力。(3)應用模型降階法加速計算。在對模型的計算過程中,涉及大量的矩陣迭代運算,應用模型降階法可以解決這個問題。傳統(tǒng)的模型降階法模型并不適用于本文方法,提出應用拉普拉斯矩陣的廣義特征向量的前r個量組成的矩陣作為轉換矩陣,實現模型降階得到降階模型,降階后模型求解速度有數倍的提高。本文提出一種基于有限元的材料彈性交互式建模方法,主要涉及模型搭建、計算方法設計、優(yōu)化計算等,能夠實現交互式材料彈性分布設計。
【學位單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;TB115;O151.21
【部分圖文】：

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【參考文獻】

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3 馬濤;趙忠民;劉良祥;高超;黃雪剛;;功能梯度材料的研究進展及應用前景[J];化工科技;2012年01期

4 賀傳蘭;丁國芳;雷衛(wèi)華;;不同孔隙結構的硅海綿材料及其力學性能研究[J];彈性體;2009年01期

5 范景蓮,黃伯云,劉軍,吳恩熙;微波燒結原理與研究現狀[J];粉末冶金工業(yè);2004年01期

6 樊建中,姚忠凱,杜善義,王磊,楊改英,郭宏,李義春,張少明,石力開;SiC顆粒增強金屬基復合材料彈性模量與界面結合狀況關系研究[J];復合材料學報;1998年02期

本文編號：2838262