功能梯度材料切口并行有限元法分析

发布时间：2020-08-29 13:08

　　 功能梯度材料实现了不同材料之间的连续过渡,消除了材料间的宏观界面,使材料的力学性能得到显著增强。但在功能梯度材料结构中经常会遇到切口,切口尖端会产生严重的应力集中甚至引发应力奇异,从而降低工程构件的安全性能。由于串行有限元程序计算功能梯度材料结构耗时过长,本文编制了并行有限元程序,以不锈钢/陶瓷梯度材料为研究对象,定义了功能梯度材料组成成分的过渡方式,对功能梯度材料切口奇异应力进行了研究。主要内容如下:首先,根据不锈钢/陶瓷功能梯度材料模型的计算规模和现有的计算环境选择合适的并行技术,并利用支持OpenMP的Microsoft Visual Studio集成Intel Visual Fortran的编译器编写有限元程序。重点针对计算量大的整体平衡方程求解部分进行并行化处理:使用并行高斯消去法对程序进行优化,大幅度缩短程序运行时间;再针对有限元程序产生的稀疏矩阵的特性,调用Microsoft Visual Studio编译器内部的PARDISO函数进行再次优化,使整体的有限元程序运行时间进一步缩短,以提高程序的运行效率。继而,对并行计算的影响因素进行了详细研究,主要从不同的计算环境和每个线程单次计算的数据量两方面着手,对并行计算的加速效果进行测试,找到了目前良好的并行加速状态。之后,使用编制的并行有限元程序,针对均质材料和两种不同梯度的不锈钢/陶瓷功能梯度材料中的对称切口和斜切口进行了数值计算。每种模型分别设置2cm、4cm、8cm、12cm、16cm和20cm的切口深度以及30°和60°的开口角度,通过编制的并行有限元程序计算出各种模型切口尖端的应力场,并采用后处理的办法计算出各种模型切口的应力奇异性指数和应力强度因子。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34
【部分图文】：

安装后将会自动集成为新的编译器。集成后的编译器软件是项目为单位进行工作逡逑的，创建新的Ｆｏｒｔｒａｎ程序时，需要在新建项目中找到空白程序进行编程，并且逡逑可以对项目名称和项目存储路径进行修改，项目选择界面如图２．２所示：逡逑逦二．逦逦逦．．．．．—邋逦逦逦逦逦逦．．．．．邋邋．．．．．愈．逦逦逡逑Ｉ邋ｔ邋Ｓｃ５．逦，Ｎ￡７邋ｆｆａｍ＾ａｒｋＡＳ邋－逦＾邋：逦Ｐ＇逡逑Ｊ逦＾逦⑷放邋Ｉｔ■■七Ｆｃ逡逑』哲坂逦Ａ邋ｐｆｏｊｔｘｔｉＯＪ邋ｖｒｔ－４ｔｉ；＇９邋ｅ逦ｒ＜ｆ逡逑ｔ，邋ｙｌ５ｔ．ｅ（邋ｂ３Ｓ；ｃ逦ｔ＞？0９ｆｄ？ｎ邋Ｃｏｄ？ｆ逦ｔｎｒｔ：，１＞｝邋Ｖ：ｓ，ａａｌ邋ｆｘｎｖａｒ．逦ａｐｐ邋＾ａｉｉｃｎ逡逑Ｐ邋Ｖｉｓｔａ！邋Ｃ＝逡逑Ｃ－ｒ－ｒ逡逑？？邋ＶＳｓｔａｉ邋Ｆ？逡逑＊邋Ｖ？ｕ＜ｔ：邋ｆｏｒｔｔｆｔｒ逡逑Ｃｏｍｏｌｆｆ邋ＡｐＯｉｊｃａｉｉｃｎ逡逑ＱｔｆｔｃｋＷｍ邋Ａｓｐｌｉｔａｔ邋ａｎ逡逑？Ｖ＾ｒ＞ｄｃｗｉｒｇ邋Ａｐ｜ｓ！＞ｒｅ＾ｉｅｒ逡逑ＣＣＳ？邋Ｓｅ＞ｖｃｒ逡逑ｔ邋Ｔｙｐ－Ｓｃｒｔｐｔ逡逑ｔ邋；＊＾ｊＳｃｒ＜ｐｔ逡逑？－邋ｊｃｓｓｓｉｅｊｓ逡逑－0袭逡逑ｉ－邋ｒｒ＞逡逑

本文编号：2808593