基于边界面法的完整实体应力分析理论与应用.pdf

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1、第19卷第3期计算机辅助工程Vol.19No.32010年9月ComputerAidedEngineeringSept.2010专稿文章编号:1006－0871(2010)03-0005-06SpecialContribution基于边界面法的完整实体应力分析理论与应用张见明(湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室，长沙410082)摘要:提出基于边界面法(BoundaryFaceMethod，BFM)的完整实体应力分析方法.在该分析中，避免对结构作几何上的简化，结构的所有局部细节都按实际形状尺寸作为三维实体处理.以边界积分方程为理论基础的BFM

2、是完整实体应力分析的自然选择.在该方法中，边界积分和场变量插值都在实体边界曲面的参数空间里实现.高斯积分点的几何数据，如坐标、雅可比和外法向量都直接由曲面算得，而不是通过单元插值近似获得，从而避免几何误差.该方法的实现直接基于边界表征的CAD模型，可做到与CAD软件的无缝连接.线弹性问题的应用实例表明，该方法可以简单有效地模拟具有细小特征的复杂结构，并且计算结果的应力精度比边界元法(BoundaryElementMethod，BEM)和有限元法(FiniteElementMethod，FEM)高.关键词:完整实体应力分析;边界积分方程;边界面法;CAD

3、模型中图分类号:O241.4;TB115文献标志码:ATheoryandapplicationofstressanalysisoncompletesolidsbasedonboundaryfacemethodZHANGJianming(StateKeyLab.ofAdvancedDesign＆ManufacturingforVehicleBody，HunanUniv.，Changsha410082，China)Abstract:ThemethodofstressanalysisoncompletesolidsbasedonBoundaryFaceMet

4、hod(BFM)isproposed.Withoutanygeometricsimplificationofastructure，theanalysistakesintoaccountalllocalandsmallfeaturesofthestructureaccordingtotheirrealshapesandsizes.BFMwhichisbasedonboundaryintegralequationsisanaturalchoiceforimplementationofthecompletesolidstressanalysis.IntheB

5、FM，bothboundaryintegrationandinterpolationoffieldvariablesareperformedintheparametricspaceofeachboundaryface.ThegeometricdataatGaussianintegrationpoints，suchasthecoordinates，theJacobiansandtheoutnormalsarecalculateddirectlyfromthefacesratherthanfromelementinterpolation，andthusth

6、egeometricerrorscanbeavoided.ThemethodcanseamlesslyinteractwithCADsoftware，becauseitisimplementedbymakingdirectuseofaCADmodelthroughitsboundaryrepresentationdata.Theapplicationsonlinearelasticproblemindicatethattheproposedmethodhasmoreaccurateprecisionofstressandismoreeffectivea

7、ndeasiertousethanthetraditionalBoundaryElementMethod(BEM)andFiniteElementMethod(FEM)forsimulationoncomplexstructurewithsmallfeatures.收稿日期:2010-07-07基金项目:国家自然科学基金(10972074)作者简介:张见明(1965—)，男，湖北孝昌人，教授，博士，研究方向为车辆工程、固体力学和计算力学，(E-mail)zhangjianm@gmail.com6计算机辅助工程2010年Keywords:complete

8、solidstressanalysis;boundaryintegralequation;bo