基于XFEM的孔洞对裂纹扩展路径影响分析

发布时间：2021-08-05 18:15

　　采用扩展有限元法（XFEM）研究改进CT试样中孔洞与初始裂纹尖端的夹角（θ）、距离（L）以及孔洞半径（R）对裂纹扩展路径偏转程度的影响,为了定量表示影响程度,提出挠度影响系数的概念。结果表明:当θ=45°时,挠度影响系数达到最大;挠度影响系数随着R的增大而增大,随着L的增大而减小;在R和L共同影响下,L为主导影响因素。此外引入载荷复合比M_e来评估裂纹扩展特性,建立挠度影响系数与载荷复合比之间的联系。 

【文章来源】：南昌大学学报(工科版). 2020,42(03)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

水平集函数表示的不连续区域

式中:ui为有限元解的连续部分相关节点位移矢量;ai、bi、ci为富集单元节点自由度;nc为被裂纹完全分割的富集单元节点;nt为裂纹尖端富集单元节点;nh为孔洞周围的富集单元节点;Ni(x)为常规有限元的形函数形式;H(x)和F(x)分别为裂纹和孔洞的阶跃函数形式。Φα是裂纹尖端的渐进函数,对于被裂纹分割的单元给出了渐近位移函数:

图3为裂纹尖端逆时针积分回路,Г是围绕裂纹尖端的任意轮廓,W是应变能密度,T是由外法线定义的牵引向量,n是法向单位矢量,u是位移向量。Abaqus从6.10版本开始提供了一种基于Shih等[16]提出的虚拟裂纹扩展和区域积分法的J积分评估程序。如图4所示,裂纹尖端采用6节点CPS6三角形网格和8节点CPS8四边形网格,根据裂纹尖端周围网格单元形成闭合回路来定义积分区域。对于复合型裂纹,使用相互积分的方法求解应力强度因子,从J积分中提取SIFs的实质在于确定G与SIFs的关系,即:

【参考文献】：
期刊论文
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[3]裂纹问题的一致性高阶无网格法[J]. 高欣,段庆林,李书卉,陈飙松.  计算力学学报. 2018(03)
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博士论文
[1]16MnR钢疲劳裂纹扩展形貌和扩展路径的试验研究与数值模拟[D]. 涂文锋.浙江工业大学 2009



本文编号：3324227