1.计算塑料薄膜变形的虚拟质点法,其主要步骤如下:(1)建立质点和线单元的概念,明确质点和线单元的作用及联系:虚拟质点法选用有限个均布质点描述薄膜,薄膜的质量集中在质点上且薄膜所受到的外力作用在质点上,质点受力后产生位移;为表示质点的连接关系,质点间通过没有质量的线单元连接,线单元两端点有内力作用,以反映薄膜变形对造成的质点位移和线单元形状变化;
(2)构建薄膜计算的数学模型,将薄膜简化为质点与线单元组成的网状结构:根据,薄膜的质量m,由公式m=ρv求得,(ρ为薄膜材料的密度,v为薄膜的体积),薄膜划分的单元数n求得质点的质量Mα,即:
(3)计算质点所受到的力,包括内力和外力,确定质点的受力状态:两端点的内力为-fα1、fα2,线单元的截面积为A,选择薄膜3个尺寸方向上的最小值作为连接质点的线单元的直径,材料的弹性模量为E,线单元的长度为a,线单元两端点的坐标为x1、x2,根据线单元建立的域坐标转换为ex,根据途径单元与虚拟逆向运动等方式求得线单元端点的内力公式为:
(4)求解质点的位移:
点位置的计算公式是用第n步的运动公式,带入差分公式后计算出第n+1步的点位置;
用第n步的内力公式和点位置值xn,计算第n步的端点内力,质点的速度为x´,质点的加速度为x″,时间增量的步长为h,为一常数,质点在n-1、n、n+1时刻的位置坐标分别为xn-1、xn、xn+1,所使用的中央差分公式为:。