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相似文献
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1.
用边界元方法分析复合材料中的裂纹问题   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用层状材料的广义Klevin基本解,建立了计算三维层状材料中的裂纹边界元方法。采用边界元方法中的多区域方法和能反映均匀介质中裂纹尖端应力场和位移场特征的面力奇异单元。裂纹的应力强度因子由裂纹面上的位移经插值计算得到。算例分析表明,本文建议的方法可以获得较高的计算精度。  相似文献   

2.
李俊  冯伟哲  高效伟 《力学学报》2016,48(2):387-398
相对于有限元法,边界单元法在求解断裂问题上有着独特的优势,现有的边界单元法中主要有子区域法和双边界积分方程法.采用一种改进的双边界积分方程法求解二维、三维断裂问题的应力强度因子,对非裂纹边界采用传统的位移边界积分方程,只需对裂纹面中的一面采用面力边界积分方程,并以裂纹间断位移为未知量直接用于计算应力强度因子.采用一种高阶奇异积分的直接法计算面力边界积分方程中的超强奇异积分;对于裂纹尖端单元,提供了三种不同形式的间断位移插值函数,采用两点公式计算应力强度因子.给出了多个具体的算例,与现存的精确解或参考解对比,可得到高精度的计算结果.   相似文献   

3.
表面钝裂纹的计算模型及其边界元法模拟   总被引:4,自引:0,他引:4  
研究了表面钝裂纹问题的边界元模拟方法。文中通过平面应变比拟,建立了三维钝型纹的计算模型和局部场结构;并由三维边界元程序计算了表面钝裂纹前沿附近的位移场和应力场;进而利用裂纹面前沿的“张开位移”推算应力强度因子的分布文中的钝裂纹模型的有效性和离散格式的收敛性进行了考核,应力强度因子计算针对含表面裂纹的平板进行。  相似文献   

4.
双轴载荷作用下源于椭圆孔的分支裂纹的一种边界元分析   总被引:2,自引:1,他引:1  
利用一种边界元方法来研究双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹.该边界元方法由Crouch与Starfied建立的常位移不连续单元和笔者提出的裂尖位移不连续单元构成.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界,文中算例说明本数值方法对计算平面弹性裂纹的应力强度因子是非常有效的。该文对双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹的数值结果进一步证实本数值方法对计算复杂裂纹的应力强度因子的有效性,同时该数值结果可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响。  相似文献   

5.
李聪  牛忠荣  胡宗军  胡斌 《力学学报》2020,52(5):1394-1408
在线弹性理论中,三维 V 形切口/裂纹结构尖端区域存在多重应力奇异性,常规数值方法不易求解. 本文提出和建立了三维扩展边界元法 (XBEM),用于分析三维线弹性 V 形切口/裂纹结构完整的位移和应力场. 先将三维线弹性 V 形切口/裂纹结构分为尖端小扇形柱和挖去小扇形柱后的外围结构. 尖端小扇形柱内的位移函数采用自尖端径向距离 $r$ 的渐近级数展开式表达,其中尖端区域的应力奇异指数、位移和应力特征角函数通过插值矩阵法获得. 而级数展开式各项的幅值系数作为基本未知量. 挖去扇形域后的外围结构采用常规边界元法分析. 两者方程联立求解可获得三维 V 形切口/裂纹结构完整的位移和应力场,包括切口/裂纹尖端区域精细的应力场. 扩展边界元法具有半解析法特征,适用于一般三维 V 形切口/裂纹结构完整位移场和应力场的分析,其解可精细描述从尖端区域到整体结构区域的完整应力场. 作者研制了三维扩展边界元法程序,文中给出了两个算例,通过计算结果分析,表明了扩展边界元法求解三维 V 形切口/裂纹结构完整应力场的准确性和有效性.   相似文献   

6.
应用一种边界元方法来研究内部压力作用下矩形板中源于椭圆孔的分支裂纹。该边界元方法由Crouch与Starfied建立的常位移不连续单元和笔者最近提出的裂尖位移不连续单元构成。在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界。本数值结果进一步证实这种数值方法对计算有限大板中复杂裂纹的应力强度因子的有效性,同时该数值结果可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响。  相似文献   

7.
梯度材料中矩形裂纹的对偶边界元方法分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
肖洪天  岳中琦 《力学学报》2008,40(6):840-848
采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹. 该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量. 位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上. 发展了边界积分方程中不同类型奇异积分的数值方法. 借助层状材料基本解,采用分层方法逼近梯度材料夹层沿厚度方向力学参数的变化. 与均匀介质中矩形裂纹的数值解对比,建议方法可以获得高精度的计算结果. 最后,分析了梯度材料中均匀张应力作用下矩形裂纹的应力强度因子,讨论了梯度材料非均匀参数、夹层厚度和裂纹与夹层之间相对位置对应力强度因子的影响.   相似文献   

8.
双材料界面裂纹应力强度因子的边界元分析   总被引:6,自引:1,他引:5  
采用双材料基本解建立边界元法基本方程,计算双材料界面裂纹尖端附近的应用力和位移场。不离散界面,并设置面力奇异四分之一点裂尖单元以提高计算精度。数值结果表明,本文的方法具有较高的精度和效率。  相似文献   

9.
利用Somigliana公式及有限部积分的概念,导出含两平行平片裂纹三维有限体裂纹干扰问题的超奇异积分方程组,联合使用有限部积分与边界元法,建立了数值求解方法,为提高数值计算结果的精度,在裂纹前疝附近单元,采用平方根位移模型,并在此基础雌出直接计算应力强度因子的公式,最后计算若干典型例子裂纹前沿的应力强度因子。  相似文献   

10.
首先,采用特征函数渐近展开法,推导了Reissner板弯曲界面裂纹尖端附近位移场渐近展开的前两阶显式表达式,并利用所获得的位移场渐近表达式构造了一种可用于Reissner板弯曲界面裂纹分析的奇异单元。然后,将该奇异单元与外部的常规有限单元相结合,开展了含界面裂纹Reissner板弯曲断裂问题的数值分析。奇异单元可以较好地描述裂纹尖端附近的内力场与位移场,其优势是它与常规单元进行连接时不需要使用过渡单元,并且可以直接给出应力强度因子等断裂参数的高精度数值结果。最后,通过两个数值算例验证了本文方法的有效性。  相似文献   

11.
A multi-domain boundary element method is used to compute the stress intensity factor of plane stress/plane strain crack problems with friction. The analysis is performed by using traction-singular quarter-point boundary elements on each side of the crack tips. The increment iteration is given. The technique is applied to some specific examples in order to show that the results will be with good accuracy.The Project 13 supported by National Natural Science Foundation of China.  相似文献   

12.
利用杂交位移不连续法研究拉伸载荷作用下矩形板中单边缺陷-边裂纹(半圆孔裂纹和半方孔裂纹)问题,给出了这三种平面弹性裂纹问题的应力强度因子的详细数值解。通过半圆孔裂纹问题和半方孔裂纹问题与单边裂纹问题的应力强度因子的比较,发现半圆孔和半方孔对单边裂纹有屏蔽影响。此外,本文的研究结果表明,杂交位移不连续法用于分析平面弹性有限体中复杂裂纹问题的应力强度因子简单且又准确。  相似文献   

13.
庞林  林皋 《计算力学学报》2017,34(5):535-540
基于多边形比例边界有限元模拟了重力坝裂缝扩展过程,综合考虑了坝-库水-地基相互作用、裂缝面接触和缝水压力的影响。其中该接触模型能够有效防止裂缝面的相互嵌入;该缝水模型除能考虑裂缝面开合速度、缝隙宽度和水流形态对缝水压力分布的影响,还可基于连续性条件模拟缝内水体流动和空化的现象。以Koyna坝裂缝扩展为例,研究了裂缝面接触条件和缝水压力对计算结果的影响。结果显示,考虑接触的影响,震损较为严重。而与假定为常水压力分布的情况相比,实际的缝水压力分布形式对结果影响较为复杂。在裂缝张开时,减小了裂缝扩展的可能,而在裂缝闭合时正好与之相反。  相似文献   

14.
IntroductionTheclassicalconhnuummechanicshasbeenusedtosolvemanyproblemsinmacrofracturemechanics,butencountersdifficulheswhentheeffectofITilcrocharacteristicdimensionshouldbetakenintoaccount.Thestressfieldverynearthecracktipisstillnotclear.Somephenomenaofshortcrackscannotbeexplained["']andsomemechanismoffracturehasnotbeensolvedyet.Thenon-localelashcitytheoryseemsattractivetotheseproblems.Thetheoryofnon-localelasticity,establishedanddevelopedbyEringenetal[3),connectstheclassicalcontinuummechan…  相似文献   

15.
The elastic-plastic stress distribution and the elastic-plastic boundary con- figuration near a crack surface region are significant but hard to obtain by means of the conventional analysis. A crack line analysis method is developed in this paper by consid- ering the crack surface as an extension of the crack line. The stresses in the plastic zone, the length, and the unit normal vector of the elastic-plastic boundary near a crack surface region are obtained for an antiplane crack in an elastic-perfectly plastic solid. The usual small scale yielding assumptions are not needed in the analysis.  相似文献   

16.
IntroductionWiththedevelopmentofparticleandfiberreinforcedcomposites,theinclusion_crackinteractionproblemisbecominganimportantfieldbeingstudied .Andasamodel,itisalsousedtostudytheeffectsofmaterialdefectsonthestrengthandfractureofengineeringstructure.TheinterationbetweencircularinclusionandcrackwasstudiedinRefs.[1 -6 ] ;InRefs.[7-1 2 ] ,theinterationbetweenlineinclusionandcrackswasdiscussed ;TheinterationbetweenellipticalinclusionandcrackwasstudiedinRefs.[1 3,1 4] .However,withthedevelopmento…  相似文献   

17.
There are three types of cracks: impermeable crack, permeable crack and conducting crack, with different electric boundary conditions on faces of cracks in piezoelectric ceramics, which poses difficulties in the analysis of piezoelectric fracture problems. In this paper, in contrast to our previous FEM formulation, the numerical analysis is based on the used of exact electric boundary conditions at the crack faces, thus the common assumption of electric impermeability in the FEM analysis is avoided. The crack behavior and elasto-electric fields near a crack tip in a PZT-5 piezoelectric ceramic under mechanical, electrical and coupled mechanical-electrical loads with different electric boundary conditions on crack faces are investigated. It is found that the dielectric medium between the crack faces will reduce the singularity of stress and electric displacement. Furthermore, when the permittivity of the dielectric medium in the crack gap is of the same order as that of the piezoelectric ceramic, the crack becomes a conducting crack, the applied electric field has no effect on the crack propagation. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (19672026, 19891180)  相似文献   

18.
The interaction between an elastic rectangular inclusion and a kinked crack inan infinite elastic body was considered by using boundary element method. The new complexboundary integral equations were derived. By introducing a complex unknown function H(t)related to the interface displacement density and traction and applying integration by parts,the traction continuous condition was satisfied automatically. Only one complex boundaryintegral equation was obtained on interface and involves only singularity of order l/ r. Toverify the validity and effectiveness of the present boundary element method, some typicalexamples were calculated. The obtained results show that the crack stress intensity factorsdecrease as the shear modulus of inclusion increases. Thus, the crack propagation is easiernear a softer inclusion and the harder inclusion is helpful for crack arrest.  相似文献   

19.
This paper presents crack shapes development of 3D surface semielliptical cracks which are always found at the weld toe of non-load-carrying cruciform welded joints. The alternating current potential drop technique has been used to measure the eight crack depths along the weld toe where probes are placed at 10-mm intervals. 3D crack shapes can be obtained at any particular cycle during the fatigue test. Subregion boundary element methods incorporating the transition and quarter-point elements along the crack front are used to validate the experimental stress intensity factors along the crack front. A method for evaluating the effective stress intensity factors is proposed. It is found that the numerical results generally agree with the experimental results.  相似文献   

20.
THEEXACTSOLUTIONSOFELASTIC-PLASTICCRACKLINEFIELDFORMODEIIPLANESTRESSCRACKYiZhijian(易志坚)WangShijie(王士杰)WangXiangjian(王向坚)(Rece...  相似文献   

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