| 动载下裂纹应力强度因子计算的改进型扩展有限元法 |
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| 引用本文： | 文龙飞,王理想,田荣.动载下裂纹应力强度因子计算的改进型扩展有限元法[J].力学学报,2018(3). |
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| 作者姓名： | 文龙飞 王理想 田荣 |
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| 作者单位： | 中物院高性能数值模拟软件中心;北京应用物理与计算数学研究所 |
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| 摘 要： | 相较于常规扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),改进型扩展有限元法(improved XFEM)解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题,在数量级上提升了总体方程的求解效率,克服了现有方法在动力学问题中的能量正确传递、动态应力强度因子数值震荡、精度低下问题.本文基于改进型XFEM,采用Newmark隐式时间积分算法,重点研究了动载荷作用下扩展裂纹尖端应力强度因子的求解方法,与静力学方法相比,增加了裂纹扩展速度项与惯性项的贡献.通过数值算例研究了网格单元尺寸、质量矩阵、时间步长、裂尖加强区域、惯性项、扩展速度项及相互作用积分区域J-domain的网格与单元尺寸对动态应力强度因子求解精度的影响,验证了改进型XFEM计算动态裂纹应力强度因子方法的有效性.针对文献中具有挑战性的"I型半无限长裂纹先稳定后扩展"问题,改进型XFEM给出目前为止精度最好的动态应力强度因子数值解.
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