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A novel local grid refinement scheme for material point method

delete2025-12-02
delete0
PRE
AI
N
Nasrin Kheirkhah Barzoki
A
Alireza Sadeghirad *
DOI:10.1007/s40571-025-01098-6delete
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摘要

摘要

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材料点法(MPM)是一种有效的拉格朗日-欧拉方法,用于分析涉及大变形的固体力学问题,其中拉格朗日形式的粒子在欧拉形式的背景网格内移动。然而,MPM的精度可能受网格单元尺寸的影响,粗网格往往导致精度较低的成果。解决此问题的常见方法是使用过渡单元和悬挂节点进行局部网格细化。在MPM框架中,提出了网格细化材料点法(MGMPM),利用传统的过渡单元进行局部网格细化,但存在一定局限性。其公式依赖于过渡单元在网格中的位置,并对单元边界上的悬挂节点数量施加限制,使一般实现复杂化。此外,某些公式引入负基函数,可能导致数值不稳定。为克服这些缺点,本文提出了一种基于替代基函数的新型过渡单元。该拟方法通过单一公式,适应过渡单元在网格中的各种布置以及任意数量的悬挂节点,同时减少负基函数的出现。过渡单元在卷积粒子域插值(CPDI)框架中实现。通过解析证明,展示了所提出方法保持了连续性条件和单位分解。该方法的有效性通过三个数值算例进行了验证,涵盖小变形和大变形问题。针对大变形情况,采用制造解法(MMS)开发了一个改进的G-涡旋算例用于验证。
Keyword:
Material point method
Convected particle domain interpolation method
Local grid refinement
Transition elements

期刊

Computational Particle Mechanics 封面图
Computational Particle Mechanics
IF:
2.8
论文数:
245
被引数:
2.0K

机构

D
Department of Civil and Environmental Engineering
学者数:
896
论文数: 520
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