基于水平集算法的扩展比例边界有限元法研究

作     者：李建波 陈白斌 林皋 LI Jian-bo;CHEN Bai-bin;LIN Gao

作者机构：大连理工大学工程抗震研究所辽宁大连116024 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 

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) 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2016年第33卷第8期

页      码：8-14页

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。

主 题 词：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 

学科分类：07[理学] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 070102[070102] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 080102[080102] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/j.issn.1000-4750.2015.01.0003

馆 藏 号：203188027...