基于直接多层有限元模拟的二维压电材料的力电性能研究

来源：振动与冲击杂志2024年第21期北京时间：

作者：陈磊磊,，王佳晨，李帅，陈攀

单位：1.黄淮学院建筑工程学院 河南省结构力学与仿真计算国际联合实验室，河南 驻马店463000；2.信阳师范大学建筑工程学院，河南 信阳464000；3.大连大学建筑与工程学院, 辽宁 大连116622

摘要：本文采用直接多层有限元模拟（Direct FE2）方法，模拟非均质材料的力-电耦合问题。该方法突破了传统并发多尺度分析方法必须依赖控制脚本进行宏—微观跨尺度信息传递的固有框架。首先，通过有限元的控制方程和并发多尺度分析所需的Hill-Mandel均质化条件，推导出可直接实现宏观与微观信息实时传递的多节点约束（MPCs）方程。其次，将并发多尺度分析所需的宏观结构模型和代表体积单元（RVE）模型合并为一个有限元模型，避免了在两个尺度之间的重复数据传输。最后，通过算例验证本文算法的正确性和有效性。<br>

关键词：直接多层有限元模拟；均匀化计算；压电结构；多点约束