基于水平集算法的扩展比例边界有限元法研究

发布时间：2017-12-05 05:10

  本文关键词：基于水平集算法的扩展比例边界有限元法研究

  更多相关文章： 扩展比例边界有限元法 线弹性断裂力学 裂纹扩展 应力强度因子 水平集法

【摘要】：扩展比例边界有限元法在裂纹贯穿单元采用Heaviside阶跃函数描述裂纹面两侧的不连续位移,在裂尖则采用半解析的比例边界有限元描述奇异应力场。该方法具有无需预先知道裂尖渐进场的形式,无需采用特殊的数值积分技术直接生成裂尖刚度阵,对多种应力奇异类型可根据定义直接求解广义应力强度因子的特点。该文将扩展比例边界有限元法与水平集方法相结合,进一步发展了扩展比例边界有限元法,并将其应用于解决裂纹扩展的问题。在数值算例中,通过编写完整的MATLAB分析计算程序,求解了单边缺口的三点弯曲梁和四点剪切梁的裂纹扩展问题,计算结果显示扩展比例边界有限元法能有效地预测裂纹轨迹和荷载-位移曲线。通过参数敏感性分析,还可得出该方法具有较低的网格依赖性,且对裂纹扩展步长不敏感。
【作者单位】： 大连理工大学工程抗震研究所;中铁第四勘察设计院集团有限公司;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(51138001) 国家重大科技专项项目(2011ZX06002-10) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(DUT13LK16)
【分类号】：O346.1
【正文快照】： 在工程领域中,经常发生起源于断裂或者终结于裂纹扩展的灾难性破坏事故。研究材料的断裂破坏过程,对于提高工程设计的水平有着重要的意义。许多数值方法,如有限元法(FEM)、扩展有限元法(XFEM)以及比例边界有限元法(SBFEM)都被应用于裂纹扩展的研究。有限元方法在模拟复杂边界

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本文编号：1253660