褶皺變形是柔性薄膜結(jié)構(gòu)的一種常見的失穩(wěn)模式,其數(shù)值模擬具有挑戰(zhàn)性�；谶B續(xù)體和張力場理論,提出了一種適用于充氣薄膜結(jié)構(gòu)褶皺分析的互補共旋有限元方法。采用共旋坐標法,將物體的大變形分解為結(jié)構(gòu)整體坐標系下的剛體運動和單元局部坐標系下小應(yīng)變變形,推導(dǎo)了一個空間三節(jié)點三角形膜單元的切線剛度矩陣。該剛度矩陣包含材料剛度、旋轉(zhuǎn)剛度和平衡投影剛度矩陣三個部分,涵蓋了隨動載荷對單元剛度的影響。在單元局部坐標系下,依據(jù)雙模量材料本構(gòu)關(guān)系構(gòu)造了一個褶皺模型,能夠判斷單元處于"張緊""褶皺"或"松弛"狀態(tài)。進一步通過建立等價的線性互補問題,消除了迭代求解過程中的內(nèi)力振蕩,改善了算法的穩(wěn)定性。數(shù)值算例表明:該文方法能夠準確地預(yù)測充氣薄膜結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力以及褶皺區(qū)域。較之已有的"擬動態(tài)"和"懲罰"方法,該方法不需要引入額外的求解技術(shù)來保證收斂,具有良好的穩(wěn)定性。 

【文章來源】：工程力學. 2020,37(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁


本文編號：3354461