1.計(jì)算塑料薄膜變形的虛擬質(zhì)點(diǎn)法,其主要步驟如下:
(1)建立質(zhì)點(diǎn)和線單元的概念,明確質(zhì)點(diǎn)和線單元的作用及聯(lián)系:
虛擬質(zhì)點(diǎn)法選用有限個(gè)均布質(zhì)點(diǎn)描述薄膜,薄膜的質(zhì)量集中在質(zhì)點(diǎn)上且薄膜所受到的外力作用在質(zhì)點(diǎn)上,質(zhì)點(diǎn)受力后產(chǎn)生位移;為表示質(zhì)點(diǎn)的連接關(guān)系,質(zhì)點(diǎn)間通過沒有質(zhì)量的線單元連接,線單元兩端點(diǎn)有內(nèi)力作用,以反映薄膜變形對造成的質(zhì)點(diǎn)位移和線單元形狀變化;
(2)構(gòu)建薄膜計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,將薄膜簡化為質(zhì)點(diǎn)與線單元組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu):
根據(jù),薄膜的質(zhì)量m,由公式m=ρv求得,(ρ為薄膜材料的密度,v為薄膜的體積),薄膜劃分的單元數(shù)n求得質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量Mα,即:
(3)計(jì)算質(zhì)點(diǎn)所受到的力,包括內(nèi)力和外力,確定質(zhì)點(diǎn)的受力狀態(tài):
兩端點(diǎn)的內(nèi)力為-fα1、fα2,線單元的截面積為A,選擇薄膜3個(gè)尺寸方向上的最小值作為連接質(zhì)點(diǎn)的線單元的直徑,材料的彈性模量為E,線單元的長度為a,線單元兩端點(diǎn)的坐標(biāo)為x1、x2,根據(jù)線單元建立的域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為ex,根據(jù)途徑單元與虛擬逆向運(yùn)動(dòng)等方式求得線單元端點(diǎn)的內(nèi)力公式為:
(4)求解質(zhì)點(diǎn)的位移:
點(diǎn)位置的計(jì)算公式是用第n步的運(yùn)動(dòng)公式,帶入差分公式后計(jì)算出第n+1步的點(diǎn)位置;用第n步的內(nèi)力公式和點(diǎn)位置值xn,計(jì)算第n步的端點(diǎn)內(nèi)力,質(zhì)點(diǎn)的速度為x′,質(zhì)點(diǎn)的加速度為x″,時(shí)間增量的步長為h,為一常數(shù),質(zhì)點(diǎn)在n-1、n、n+1時(shí)刻的位置坐標(biāo)分別為xn-1、xn、xn+1,所使用的中央差分公式為:
。