Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Jamshid Parvizian
محمد مشایخی (استاد راهنما) جمشید پرویزیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Maedeh Ranjbar Zefreh
مائده رنجبر زفره

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

The Finite Cell Method Development in the Field of Damage Mechanics
In this thesis, the Finite Cell Method (FCM) has been developed for the Lemaitre and a nonlocal integral damage problem. This method is a combination of a fictitious domain approach with higher-order finite elements, adaptive integration, and weak enforcement of the non-conforming essential boundary conditions. This alleviates the urge for boundary conforming meshes that are time-consuming to be generated free of error. For developing the FCM in the fields of damage mechanics, the formulation is implemented in a high-order finite element package tailored for the Finite Cell Method. The advantage of using this code is to access all subroutines and the possibility of changing them where it is necessary. Besides that the Gauss points are accessible and it facilates the implementation of an integral nonlocal model. The nonlocal ductile damage constitutive model used is a thermodynamically consistent theory of integral type in which the damage variable is integrated over the whole domain.Bench mark 2D and 3D examples are solved to validate the results of the Lemaitre model and a good agreement is obsereved between FCM results and previous researchers’. Experimental tests are performed on AA7075-T6 alloy to validate the result of 3D examples in the nonlocal model. A good agreement of the simulation and experiments has been achieved. Further, the non-local damage model compared to the local models performs better in terms of convergence and numerical stability Keywords: The Finite Cell Method, Damage Mechanics, High order finite elements, nonlocal Integral formulation
در این رساله، روش سلول محدود برای حل مسایل مکانیک آسیب به دو روش محلی و غیرمحلی انتگرالی توسعه یافته است. روش سلول محدود یک روش عددی بر مبنای اجزاء محدود مرتبه بالا است که میدان حل را با استفاده از المان های مربعی یا مکعبی گسسته سازی نموده و هزینه ی محاسباتی تولید شبکه را حذف می کند. این روش، یک روش سریع در حل مسایل مهندسی مکانیک است که ضمن گسسته سازی دیجیتال ناحیه ی حل، از دقت و قدرت همگرایی قابل قبولی برخوردار است. به منظور توسعه ی این روش در حل مسایل آسیب، آلگوریتم متناسب با روش سلول محدود برای مدل محلی و غیرمحلی انتگرالی معرفی شده و سپس زیربرنامه های لازم برای المان های دو بعدی با تقارن محوری و سه بعدی به کد اجزاء محدود مرتبه بالای AdhoC افزوده شده است. مزیت استفاده از این کد، در دسترس بودن تمام زیربرنامه ها و امکان اعمال هر گونه تغییر مورد نیاز در پیاده سازی روش سلول محدود است. علاوه بر آن در دسترس بودن نقاط گاوس در مقایسه با نرم افزارهای تجاری، امکان پیاده سازی مدل غیرمحلی انتگرالی را فراهم می کند. مدل غیرمحلی پیاده سازی شده در این رساله، یک مدل آسیب بر مبنای مدل لمتر است که پارامتر آسیب را در دامنه ی حل انتگرال گیری نموده و از دقت همگرایی بالایی برخوردار است. به منظور اطمینان از دقت مدل آسیب مورد استفاده، راستی آزمایی و صحت زیربرنامه های تدوین شده، آزمایش های تجربی نیز انجام گرفته است. در آزمون های تجربی ابتدا خواص مکانیکی ماده تعیین شده و سپس آزمون کشش بر روی یک صفحه ی نامتقارن دارای دو شیار انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی این آزمایش با دو روش اجزاء محدود مرتبه بالا و روش سلول محدود، دقت و توانایی روش توسعه یافته را در مقایسه با نتایج تجربی تایید می کند. مثال های محک نیز با استفاده از روش سلول محدود حل شده اند و نتایج آن ها با کار سایر محققین مقایسه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند ضمن کاهش چشمگیر هزینه ی محاسبات و حفظ دقت، در تحلیل شکست نرم فلزات با استفاده از مکانیک آسیب، مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی : روش سلول محدود، مکانیک آسیب، اجزاء محدود مرتبه بالا، آسیب غیرمحلی انتگرالی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی