基于网格映射的非线性损伤累积研究

摘要

目前,非线性损伤的研究主要分为两类:一类为非线性损伤研究,通过在线性损伤累积理论中增加非线性因子来考虑非线性因素的影响;另一类为通过采用裂纹生成和扩展理论,直接求解物体的损伤过程。前者主要基于试验模型,计算求解效率高,但往往因实际受载与试验条件、实物与样件的不同而存在较大误差;后者主要基于物理模型,能真实体现物体的损伤过程,但理论较复杂,难以实现大模型长时间的非线性损伤累积过程。此外,这两种理论均未考虑物体卸载后几何变形、应力对再次加载后的损伤累积的影响。文章提出基于网格映射的非线性损伤累积方法,其通过显式非线性有限元计算出物体加载后的瞬态响应,然后通过网格映射得到物体回弹力等场变量,进而通过隐式非线性有限元求解获得物体稳态场量值,并将这些稳态场量值作为下次受载工况的初始条件。通过同样的循环计算方法,可获得物体的最终非线性损伤累积。该方法考虑了几何非线性等非线性因素的影响,实现非线性损伤的传递,并且可以避免使用经验公式,并且实现了长时间、非线性损伤累积过程的数值仿真。