Cosserat理论的有限元实现及微梁弯曲的尺寸效应模拟  

Finite element method implementation of Cosserat theory and scale effect simulation of micro-beam

作　　者：赵冰[1,2] 郑颖人[1] 陈淳[2,3] 

机构地区：[1]解放军后勤工程学院建筑工程系,重庆400041 [2]长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙410004 [3]广东省云浮市公路勘察规划设计院,广东云浮710000

出　　处：《长沙理工大学学报（自然科学版）》2010年第4期37-42,共6页Journal of Changsha University of Science and Technology:Natural Science

基　　金：湖南省自然科学基金资助项目(09JJ6080);交通部应用基础研究项目(2009-319-825-100);湖南省科技厅科技计划项目(2010JJ4050)

摘　　要：由于传统连续介质理论的本构关系中不包含任何长度相关的量纲,因此它难以预测微电子工业设计与制造中常常遇到的微米尺度下的尺寸效应问题.通过建立Cosserat理论的变分原理和有限元基本方程,进而编制了相应的有限元程序GFEM2D,模拟了微米尺度下悬臂梁的尺寸效应.研究结果表明,随着内禀长度的增大,梁的抗弯刚度也增大.研究结果证明了Cosserat介质理论分析材料尺寸效应的可行性.Micron-scale size effect is often encountered in the design and manufacture of micro-electronics industry.Based on the general Couple-stress theory,the variational principle and finite element basic equation of Cosserat theory was established,the corresponding finite element program GFEM2D was designed in Fortran90,the size effect of a cantilever beam in micron-scale was simulated.

关 键 词：COSSERAT理论 变分原理 有限元 尺寸效应 数值模拟 

分 类 号：TU452[建筑科学—岩土工程]