This research explored a novel explicit total Lagrangian Fragile Points Method (FPM) for finite deformation of hyperelastic materials. In contrast to mesh-based methods, where mesh distortion may pose numerical challenges, meshless methods are more suitable for large deformation modelling since they use enriched shape functions for the approximation of displacements. However, this comes at the expense of extra computational overhead and higher-order quadrature is required to obtain accurate results. In this work, the novel meshless method FPM was used to derive an explicit total Lagrangian algorithm for finite deformation. FPM uses simple one-point integration for exact integration of the Galerkin weak form since it employs simple discontinuous polynomials as trial and test functions, leading to accurate results even with single-point quadrature. The proposed method was evaluated by comparing it with FEM in several case studies considering both the extension and compression of a hyperelastic material. It was demonstrated that FPM maintained good accuracy even for large deformations where FEM failed to converge.


翻译:这项研究探索了一种新颖的、明确的超弹性材料固定变形总全Lagrangian碎片点法(FPM),与以网状为基础的方法(网状扭曲可能带来数字挑战)相比,无网状方法更适合大型变形模型,因为它们使用浓缩形状功能来接近迁移的近似,然而,这牺牲了额外的计算间接费用,而高阶二次方位则需要获得准确的结果。在这项工作中,新颖的无网状法FPM方法被用来得出一个明确的Lagrangian固定变形总算法。FPM使用简单的单点集成法来精确整合Galerkin弱形,因为它使用简单不连续的多元形作为试验和测试功能,甚至使用单点方位方位方位的二次方位得出准确的结果。在考虑超弹性材料的扩展和压缩的若干案例研究中,对拟议方法进行了比较,将之与FEMM方法与FEM作了比较,证明即使在FEM未能汇合的大型变形中,FPMPM也保持了良好的准确性。

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