基于comsol multiphysics数学模块的固体弹塑性力学分析

《基于comsol multiphysics数学模块的固体弹塑性力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第48卷第2期武汉大学学报(工学版)Vol，48No．22015年4月EngineeringJournalofWuhanUniversityApr．2O15DOI：10．14188／i．167卜8844．2015—02—011文章编号：1671—8844(2015)020195～07基于COMSOLMultiphysics数学模块的固体弹塑性力学分析周家作，韦昌富，李文涛，陈合龙(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉43007I)摘要：COMSOLMultiphysics有限元模拟软件中的数学模块即“PDE”模式，直接

2、基于数学方程对实际问题进行求解．根据实际问题建立数学模型并在数学模块中输入对应的数学方程，软件通过内置的算法直接对方程进行数值计算．将弹塑性问题的增量描述改变成等效的瞬态方程组，在数学模块中通过系数型和弱形式两种方法实现对等效瞬态方程组的输入．作为算例，对一个中心开孔矩形板的加载一卸载一再加载过程进行数值模拟，分别通过数学模块和固体力学模块进行求解，并对二者求解结果进行了对比分析．关键词：COMSOLMultiphysics；PDE；有限单元法；弹塑性力学；弱形式中图分类号：O39文献标志码：AAnalysisofsaolidelastoplast

3、icmechanicsbasedonmathematicalmoduleofCOMSOLMultiphysicsZHOUJiazuo，WEIChangfu，LIWentao，CHENHelong(StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China)Abstract：ThemathematicalmodulenamedPDEModesin

4、theFEMsimulationsoftwareCOMSOLMul—tiphysicssolvespracticalproblemsbysolvingmathematicalequationsdirectly．Uponestablishingmath—ematicmodelofpracticalproblemsandinputtingthecorrespondingmathematicalequations，theequationscanbenumericallycalculatedusingthealgorithmbuilt—inthesoftw

5、are．Theincrementaldescriptionofe—lastoplasticproblemistransformedtoanequivalenttransientequationsetwhichcanbeinputtedintothesoftwarebythecoefficientformandweakforminthemathematicalModule．Asanexample，arectangleplatewithaholeinthecentreofitundergoestheprocessofloading—·unloading

6、—reloadingandtheprocessissimulatednumerically．Thesimulationiscompletedbymathematicalmoduleandsolidmechanicalmodu1erespectively；andthesimulatedresultsofthemarecomparedandanalyzed．Keywords：COMSOLMultiphysics；PDE；finiteelementmethod；elastoplasticmechanics：weakform有限单元法作为一种数值计算方法，

7、在当今工ics等，为了使得操作更简单方便，这些商业软件程领域内得到了广泛的应用引，利用有限元方法解大都有解决某一类问题而集成的专题模块．在使用决问题的一般步骤如图1(a)所示．随着有限元技术这些专题模块时，可以通过图形界面建立几何结构的发展，出现了一些成熟的商业软件，如ANSYS、并划分网格，输入需要的参数即可直接求出结果，其ADINA、ABAQUS、MARC、COMSOLMultiphys—解决问题流程如图1(b)．专题模块往往都是针对某收稿日期：2014—09—30作者简介：周家作(1987一)，男，博士研究生，主要从事冻土力学的研究，E—ma

8、il：jiazuoz@gmail．corn．基金项目：国家重点基础研究计划(973)项目课题(编号：2012CB02610