Transient dynamics of 3D inelastic heterogeneous media analysis by the boundary integral equation and the discrete domains methods


Cite item

Full Text

Abstract

For the study of transients in 3D nonlinear deformable media we develope modeling methods which based on integral representations of 3D boundary value problem of elastic dynamics, numerical high-order approximation schemes of boundaries and collocation approximation of solutions. The generalized boundary integral equation method formulations using fundamental solutions of static elasticity, equation of state of elastoplastic media with anisotropic hardening and difference methods for time integration are represented. We take into account the complex history of combined slowly changing over time and impact loading of composite piecewise-homogeneous media in the presence of local perturbation solutions areas. With the use of this method and discrete domains method the solutions of applied problems of the propagation of non-linear stress waves in inhomogeneous media are received. Comparisons with the solutions obtained by the finite element method are represented also. They confirm the computational efficiency of the developed algorithms, as well as common and useful for practical purposes of the proposed approach.

About the authors

Vladimir A Petushkov

A. A. Blagonravov Mechanical Engineering Institute RAS

Email: pva_imash@bk.ru
Dr. Phys. & Math. Sci.; Professor; Lab. of Mathematical Simulation 4, M. Khariton’evskii per., Moscow, 101990, Russian Federation

References

  1. Майборода В. П., Кравчук А. С., Холин Н. Н. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 264 с.
  2. Wrobel L. C., Aliabadi M. H. The Boundary Element Method. vol. 1: Applications in Thermo-Fluids and Acoustics. New York: John Wiley & Sons, Ltd., 2007. 1066 pp.
  3. Liu Y. J., Mukherjee S., Nishimura N., Schanz M. at all Recent Advances and Emerging Applications of the Boundary Element Method // Appl. Mech. Rev., 2012. vol. 64, no. 3, 030802. 38 pp. doi: 10.1115/1.4005491.
  4. Hayami K. Variable transformations for nearly singular integrals in the boundary element method // Publ. Res. Inst. Math. Sci., 2005. vol. 41, no. 4. pp. 821-842. doi: 10.2977/prims/1145474596.
  5. Hayami K., Costabel M. Time-dependent problems with the boundary integral equation method / Encyclopedia of Computational Mechanics. New York: John Wiley & Sons, Ltd., 2004. pp. 703-721. doi: 10.1002/0470091355.ecm022.
  6. Rjasanow S., Steinbach O. The Fast Solution of Boundary Integral Equations / Mathematical and Analytical Techniques with Applications to Engineering. Heidelberg: Springer, 2007. xi+279 pp. doi: 10.1007/0-387-34042-4.
  7. Hsiao G. C., Wendland W. L. Boundary Integral Equations / Applied Mathematical Sciences. vol. 164. Berlin: Springer, 2008. xix+618 pp. doi: 10.1007/978-3-540-68545-6.
  8. Hatzigeorgiou G. D. Dynamic Inelastic Analysis with BEM: Results and Needs / Recent Advances in Boundary Element Methods; eds. G. D. Manolis, D. Polyzos. Berlin: Springer, 2009. 193-208 pp. doi: 10.1007/978-1-4020-9710-2_13.
  9. Hatzigeorgiou G. D., Beskos D. E. Dynamic inelastic structural analysis by the BEM: A review // Engineering Analysis with Boundary Elements, 2011. vol. 35, no. 2. pp. 159-169. doi: 10.1016/j.enganabound.2010.08.002.
  10. Купрадзе В. Д., Бурчуладзе Т. В. Динамические задачи теории упругости и термоупругости / Итоги науки и техн. Сер. Соврем. пробл. мат., Т. 7. М.: ВИНИТИ, 1975. С. 163-294.
  11. Soares D. Dynamic analysis of elastoplastic models considering combined formulations of the time-domain boundary element method // Engineering Analysis with Boundary Elements, 2015. vol. 55. pp. 28-39. doi: 10.1016/j.enganabound.2014.11.014.
  12. Петушков В. А., Потапов А. И. Численные решения трехмерных динамических задач теории упругости / Сб. докладов Седьмого Всесоюзного съезда по теоретической и прикладной механике. М.: МГУ, 1991. С. 286-287.
  13. Petushkov V. A., Shneiderovich R. M. Thermoelasticplastic deformation of corrugated shells of revolution at finite displacements // Strength of Materials, 1979. vol. 11, no. 6. pp. 578-585. doi: 10.1007/bf00770100.
  14. Петушков В. А. Численная реализация метода граничных интегральных уравнений применительно к нелинейным задачам механики деформирования и разрушения объемных тел / Моделирование в механике: Сб. научных трудов ИТПМ СО АН СССР. Т. 3(20). Новосибирск, 1989. С. 133-156.
  15. Петушков В. А. Моделирование нелинейного деформирования и разрушения неоднородных сред на основе обобщенного метода интегральных представлений // Матем. моделирование, 2015. Т. 27, № 1. С. 113-130.
  16. Costabel M. Boundary Integral Operators on Lipschitz Domains: Elementary Results // SIAM J. Math. Anal., 1988. vol. 19, no. 3. pp. 613-626. doi: 10.1137/0519043.
  17. Strang G., Fix G. An Analysis of the Finite Element Method, 2nd edition, 2008. 400 pp.
  18. Hsiao G. C., Steinbach O., Wendland W. L. Domain decomposition methods via boundary integral equations // Journal of Computational and Applied Mathematics, 2000. vol. 125, no. 1-2. pp. 521-537. doi: 10.1016/s0377-0427(00)00488-x.
  19. Петушков В. А., Зысин В. И. Пакет прикладных программ МЕГРЭ-3Д для численного моделирования нелинейных процессов деформирования и разрушения объемных тел. Алгоритмы и реализация в ОС ЕС / Сб. Пакеты прикладных программ: Программное обеспечение математического моделирования. М.: Наука, 1992. С. 111-126.
  20. Петушков В. А. Метод граничных интегральных уравнений в моделировании нелинейного деформирования и разрушения трехмерных неоднородных сред // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2014. № 2(35). С. 96-114. doi: 10.14498/vsgtu1292.
  21. GiD-The Personal Pre and Post Processor (ver. 11). Barcelona: CIMNE, 1998.
  22. Петушков В. А., Фролов К. В. Динамика гидроупругих систем при импульсном возбуждении / Динамика конструкций гидроаэроупругих систем. М.: Наука, 2002. 162-202 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).