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恭喜北京强度环境研究所周书涛获国家专利权

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龙图腾网恭喜北京强度环境研究所申请的专利一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117390778B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211657848.2,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法是由周书涛;巨亚堂;冯卫;童军;黄佳;吴建国;侯传涛;孙颖;郑敏民;冯金龙;李佰灵;王丽霞;于荣刚;殷晓坤;李会娜;朱江;王求生;刘应华设计研发完成,并于2022-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。

一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法,属于物理技术领域,包括如下步骤:ST1、准备计算数据,得到薄板各个三角形子域对应的光滑广义应变‑位移速度关系矩阵;ST2、计算广义弹性应力场,分别得到角点载荷和恒定载荷作用时的光滑广义弹性应力场;ST3、在初始迭代时,假设整个薄板处于非屈服状态,求解线性方程组;ST4、在第hh≥1次迭代时,根据第h‑1次迭代的计算结果,集成和求解相应的线性方程组,最终得到第h次迭代时的安定上限载荷乘子,判断是否终止迭代;ST5、计算结果后处理。本发明解决了考虑薄板应变强化效应安定上限分析极小化迭代格式的建立与线性化求解问题,实现了考虑薄板应变强化效应安定上限载荷的精确高效稳定求解。

本发明授权一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法,其特征在于,包括如下步骤:ST1、准备计算数据,得到薄板结构各个三角形子域对应的光滑广义应变-位移速度关系矩阵,具体包括:ST1.1、准备薄板结构的离散节点、Delaunay三角形、位移边界节点、载荷、几何参数、材料参数、偏移系数γ、误差容限vol1和vol2;载荷包括:恒定载荷、变化载荷;材料参数包括:杨氏模量E、泊松比v、屈服应力Y、强化参数ST1.2、根据薄板的节点、Delaunay三角形和位移边界节点的信息,采用C1节点自然单元法依次确定围绕每个节点xrVoronoi子域Sr的顶点及其逆时针排列顺序,Voronoi结构顶点微小偏移后的坐标,每个三角形子域Srs的面积Ars、每条边的切向矢量n1和法向矢量n2、每条边上每个积分点的自然临近节点I及其C1自然临近形函数的一阶导数r=1~NP,NP为离散节点的总数; RS为子域Sr的三角形子域总数;I=1~np,np为采用空圆准则确定的每个积分点的自然临近节点总数;xrs为对应于三角形子域Srs的虚拟节点,上标w、θx、θy分别是薄板的挠度、x方向的旋度、y方向的旋度,下标x、y分别表示对x方向和y方向求一阶导数,进而计算每个积分点自然临近节点对应的光滑广义应变-位移速度关系矩阵 式中,Γrs为子域Srs的边界;ST1.3、“对号入座”集成各个三角形子域Srs全部积分点自然临近节点对应的矩阵,为合并全部积分点相同自然临近节点后的节点总数,得到各个三角形子域Srs对应的光滑广义应变-位移速度关系矩阵 ST2、计算广义弹性应力场,分别得到角点载荷和恒定载荷作用时薄板结构各个三角形子域对应的光滑广义弹性应力场,具体包括:ST2.1、根据各个三角形子域对应的光滑广义应变-位移速度关系矩阵和弹性本构关系,计算和集成薄板的整体弹性刚度矩阵Ke: 式中,Db为弹性关系矩阵; 为薄板的弯曲刚度;h0为板厚;ST2.2、根据作用在薄板上每组独立变化载荷的范围和组数确定角点载荷和其总数对于每个角点载荷中的均布力,按照Voronoi子域Sr的面积将其等效为作用在节点上的等效载荷列阵对于每个角点载荷中的集中力,将其直接施加在所作用的节点上;由各个节点的等效载荷列阵“对号入座”集成每个角点载荷作用时薄板的整体弹性载荷列阵 ST2.3、引入位移边界条件修改薄板的整体弹性刚度矩阵Ke和每个角点载荷作用时的整体弹性载荷列阵求解薄板弹性问题的线性控制方程得到每个角点载荷作用时薄板的弹性位移场ST2.4、根据弹性本构关系和弹性位移场,计算每个角点载荷作用时各个三角形子域Srs对应的光滑广义弹性应力 ST2.5、计算恒定载荷作用时各个三角形子域Srs对应的光滑广义弹性应力ST3、在初始迭代时,h=0,假设整个薄板结构处于非屈服状态,求解线性方程组,依次得到初始迭代时的拉格朗日乘子、残余位移增量、每个角点载荷作用时各个三角形子域对应的光滑广义塑性应变、考虑薄板应变强化效应的安定上限载荷乘子;求解线性方程组步骤具体包括:ST3.1、假设整个薄板结构处于非屈服状态,取和依次计算出初始迭代时各个三角形子域Srs对应的中间变量 式中,MP=Yh024为塑性极限弯矩; Q是正定对称的常数矩阵,且Q-1=2D3,D为处理薄板塑性不可压条件引入的常数矩阵: ST3.2、计算和集成整体恒定载荷列阵F0、初始迭代时考虑薄板应变强化效应的整体刚度矩阵K0和整体变化载荷列阵F10: ST3.3、引入位移边界条件修改整体恒定载荷列阵F0、初始迭代时考虑薄板应变强化效应的整体刚度矩阵K0和整体变化载荷列阵F10,分别求解线性方程K0Δa00=F0和K0Δa10=F10,得到初始迭代时残余位移增量的中间变量Δa00和Δa10;ST3.4、求解初始迭代时的拉格朗日乘子λ0: 式中,中间变量和分别为: ST3.5、求解初始迭代时的残余位移增量Δa0和在每个角点载荷作用下各个三角形子域Srs对应的光滑广义塑性应变△a0=△a00+λ0△a10 ST3.6、根据得到的残余位移增量和光滑广义塑性应变,依次计算出初始迭代时各个三角形子域Srs对应的变量和μ1xrs、 式中,β1和β2均为远小于1的正数,且分别设定为: 进而得到初始迭代时考虑薄板应变强化效应的安定上限载荷乘子s0: ST4、在第hh≥1次迭代时,根据第h-1次迭代的计算结果,集成和求解相应的线性方程组,依次得到第h次迭代时的拉格朗日乘子、残余位移增量、每个角点载荷作用时各个三角形子域对应的光滑广义塑性应变、考虑薄板应变强化效应的安定上限载荷乘子,根据迭代收敛条件判断是否终止迭代计算;ST5、计算结果后处理,得到薄板结构各个节点的塑性耗散功率。

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