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比例边界有限元模拟裂纹和夹杂动力相互作用

发布时间:2018-02-08 08:27

  本文关键词: 裂纹扩展 复合材料 多边形单元 网格重剖分 动力应力强度因子 出处:《振动与冲击》2016年04期  论文类型:期刊论文


【摘要】:基于三角形背景网格,任意结构可用n(n≥3)边多边形比例边界有限元(Polygon Scaled Boundary Finite Elements,PSBFE)自动离散。相对以往基于比例边界有限元(SBFEM)的应用,该多边形单元不但继承SBFEM半解析求解裂纹尖端奇异性的特性,而且在模拟复杂结构的网格生成和裂纹扩展上具有更高的通用性。首次用该单元模拟了动荷载下复合材料裂纹和夹杂相互作用。动荷载稳定裂纹情况下,PSBFE计算结果同现有文献吻合良好,在此基础上,结合基于拓扑的局部网格重剖分方法,模拟了动荷载下夹杂和扩展裂纹相互作用。结果表明,硬质夹杂和软质夹杂对结构的动力应力强度因子分别起到抑制和放大的作用。夹杂尺寸,夹杂大小也会在一定范围内影响动力应力强度因子,尺寸越大距离裂纹越近的夹杂影响越大。
[Abstract]:Based on the triangular background mesh, the polygon Scaled Boundary Finite elements (PSBFEE) for any structure can be discretized automatically by using the polygon Scaled Boundary Finite PSBFEFE. compared with the previous application based on the proportional boundary finite element method. The polygonal element not only inherits the properties of SBFEM semi-analytical solution of crack tip singularity, This element is used to simulate the interaction of composite crack and inclusion under dynamic load for the first time. PSBFE is used to calculate the interaction between composite crack and inclusion in the case of stable crack under dynamic load. The results are in good agreement with the available literature, On this basis, the interaction between inclusions and propagating cracks under dynamic load is simulated by using a topology-based local mesh redivision method. The results show that, Hard inclusions and soft inclusions play an important role in suppressing and amplifying the dynamic stress intensity factors of structures respectively. The size of inclusions and the size of inclusions will also affect the dynamic stress intensity factors in a certain range. The larger the size, the greater the influence of the inclusion near the crack.
【作者单位】: 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;三明市水利局;大连理工大学建设工程学部水利学院;沈阳工业大学建筑工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(40974063;41274106;51109134) 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室科研课题(2011-KY-3)
【分类号】:O346.1

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本文编号:1495025

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