基于Cosserat连续体框架罚函数偶应力有限元法的固体结构弹塑性分析（英文）

为了降低直接偶应力有限元方法的复杂度，通过在Cosserat连续体框架中放松C1连续性来获得近似解。建立了基于罚函数（简称PcouFEM）的偶应力有限元方法，并通过三个数值例子研究了PcouFEM的性能。对于平面应变下的圆孔应力集中问题，发现当惩罚因子不小于经典连续体剪切模量（即Gc5g）的5倍时，基于PcouFEM约化积分计算的应力集中因子与解析解基本一致。对于单轴压缩试验应变局部化的分析，使用PcouFEM可以削弱甚至消除与传统FEM有关的网格依赖问题，从数值精度的角度来看，建议采用5gGc10g。对于通过刚性条形基础承受偏心荷载的土质边坡，应用该方法可以大大缓解土质边坡模拟中的网格依赖问题。