基于CS-FEM的可膨胀软材料三维增长模拟

摘要：

基于单元域光滑有限元方法建立了可膨胀软材料大变形增长的三维数值模拟框架,给出了变形梯度的乘法分解格式,选用第二P-K应力和格林应变张量作为功共轭对,推导了软材料刚度矩阵和几何刚度矩阵的数学表达式.基于MATLAB平台实现了所建立的数值方法,分别模拟了可膨胀软材料的各向同性、各向异性增长行为.结果显示,相比各向同性增长,各向异性增长会抑制可膨胀软材料的变形.模拟结果与已有文献计算结果进行比较,比较结果显示形态模式的变化特征和规律吻合较好,证明了该数值框架在模拟可膨胀软材料大变形增长行为方面的有效性,有助于揭示自然界植物生长现象背后的力学机制.

关键词：大变形、光滑有限元、软材料、增长力学

所属期刊栏目：41

分类号：O341(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金12172292

在线出版日期：2023-04-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：136-143