基于隔离非线性的实体单元模型与计算效率分析

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论文类型:期刊论文

第一作者:李佳龙

合写作者:李钢,李宏男

发表时间:2019-09-25

发表刊物:工程力学

收录刊物:PKU

卷号:36

期号:9

页面范围:40-49,59

ISSN号:1000-4750

关键字:隔离非线性法;实体单元;直接积分;Woodbury公式;组合近似法;效率分析

摘要:实体有限元模型计算中往往需要较多的计算单元与结点数量,且这些单元状态判定以及大规模的刚度矩阵分解将消耗大量的计算资源,计算效率低.该文基于隔离非线性法理论建立了线性四面体与六面体等参单元分析模型,采用直接积分格式的6积分点替代六面体等参单元的8高斯点作为非线性应变插值点,能够在保证计算精度的同时提高单元状态判定效率.控制方程采用Woodbury公式与组合近似法联合求解,使得整个求解过程只有矩阵回代以及矩阵与向量的乘积,进一步提高了求解效率.基于时间复杂度的计算效率分析表明:随着结点自由度数目的增加,该文方法的计算效率相对传统变刚度法显著提高,数值算例验证了实体单元模型的正确性以及算法的高效性.