Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mohammad mehdi Saadatpour
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما) محمدمهدی سعادتپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Roohallah Moradi
روح اله مرادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Finite Element Modeling of Materials with Incompressible Behavior in Elastic and Plastic Regimes
In the first part of this research, we focus on improving the recently introduced volumetric-forces-method while addressing the possibility of confronting instability in the solution of two dimensional plane strain elastic problems with incompressibility behavior. The method is based on an iterative procedure for elimination of displacement modes responsible for volume change, i.e. in each step a series of forces which cause volume change in the elements are evaluated and adversely applied to the system to remove the modes. This is performed by considering an artificial compressibility to the original problem. Since the well-known Babu?ka-Brezzi condition is not satisfied while using linear triangular elements (locking effect may be seen in the solution), one must employ a series of suitable control volumes in place of the original elements in order to calculate the forces. As this method does not apply constant volume condition directly on the elements, its results do not show locking effect. In this part of the thesis, a new approach has been proposed for defining the control volumes so that the final solution shows stability and convergence after a large number of iterations. This paves the way for the use of the method in nonlinear plastic problems. In the second part, we consider the extension of the aforementioned method to 2D plane strain problems with elasto-plastic material behavior obeying von Misses yield criterion. In this way, the method is employed to eliminate displacement modes responsible for plastic volume change while considering an artificial volumetric plastic strains in the process of the numerical plastic solution, i.e. in each equilibrium Newton- Raphson iteration the modes which produce plastic volume change in the control volumes are removed. To this end some simple amendments are proposed to the well-known numerical plasticity routines. The method has been tested on some benchmark problems and excellent results have been obtained.
قسمت اول این تحقیق، به تکمیل و رفع مشکل ناپایداری جواب روش نیروهای حجمی می پردازد. اساس این فرمول بندی بر حذف مودهای تغییرحجم از میدان جابجایی در طی یک فرآیند تکرار استوار است. بطوری که در هر مرحله حل، نیروهایی که در ایجاد تغییرحجم در المان موثرند از سیستم حذف می شوند. بدین صورت که ابتدا نیروی حجمی متناظر با آن ها در هر المان محاسبه و عکس آن به المان ها اعمال می شود. از آنجا که استفاده از المان های خطی به دلیل عدم ارضاء شرایط پایداری بابوشکا- برزی منجر به بروز پدیده قفل شدگی می شود، لازم است از حجم کنترل هایی به جای شبکه بندی اصلی استفاده شود. این روند بدلیل اجتناب از اعمال مستقیم قید عدم تغییرحجم بر روی المان های مثلثی منجر به پدیده قفل شدگی نمی شود. ذکر این نکته لازم است که، بدست آوردن جواب پایدار در این روش بر اساس نوع نگاه جدید به محاسبه نیروی حجمی هر المان می باشد. قسمت دوم این تحقیق، به توسعه روش نیروهای حجمی برای اثر تراکم ناپذیری در حالت پلاستیک، برای مسائل کرنش مستوی با معیار تسلیم ون میزز، می پردازد. این فرمول بندی بر حذف مود های تغییرحجم پلاستیک از میدان جابجایی استوار می باشد. بدین صورت که در هر مرحله حل حلقه نیوتن- رافسون تعادلی مودهای تغییر مکانی پلاستیک که در المان تولید تغییرحجم پلاستیک می کنند، از میدان جابجایی حذف می شوند. اما از آنجا که اعمال قید عدم تغییر حجم پلاستیک بر روی دامنه المان بندی مثلثی خطی بدلیل عدم ارضاء شرایط پایداری بابوشکا- برزی منجر به بروز پدیده قفل شدگی می شود، لازم است از حجم کنترل بجای شبکه بندی اصلی استفاده شود. در فصول نهایی این تحقیق، روش های پیشنهادی در حالت الاستیک و پلاستیک بر روی چند مثال با المان بندی سه گره ای اعمال شده و نتایج بدست آمده با نتایج روش های عددی کارآمد یا در صورت وجود حل دقیق، مقایسه شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی