具有任意初始曲率的几何精确 Simo-Reissner 梁的单元中心有限体积格式

本文提出了一种新颖的完全拉格朗日单元中心有限体积格式，用于描述具有任意初始曲率、经历大位移和有限转动的几何精确梁。文中描述了旋转参数化选择、梁运动学的数学表述、共轭应变度量以及控制方程强形式的线性化。给出了计算域基于有限体积的离散化以及每个计算体积的控制方程。离散化的积分形式平衡方程采用块耦合 Newton-Raphson 求解流程求解。通过将模拟数值结果与文献中经典基准测试用例进行比较，展示了所提方法的有效性。还讨论了当前格式下应变度量的客观性和针对初始直梁与曲梁构型的网格收敛性研究。