基于XFEM的梁柱節(jié)點斷裂分析及裂紋擴展研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟條件的發(fā)展以及人口數(shù)量的急劇增加，鋼結(jié)構(gòu)已成為高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)主要的結(jié)構(gòu)形式。然而，自美國Northridge地震和日本Kobe地震后，大量的鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點出現(xiàn)了脆性破壞。本文基于擴展有限單元法（XFEM）對梁柱節(jié)點進行斷裂分析和裂紋的擴展分析。采用ABAQUS有限元軟件進行模擬分析，完成的主要工作為：
　?。?）對受單向拉伸的平面邊裂紋模型應(yīng)力強度因子進行了計算分析，研究了載荷、裂紋初始長度、構(gòu)件幾何參數(shù)對

2、裂紋尖端應(yīng)力強度因子的影響。數(shù)值分析結(jié)果與理論解誤差在5％以內(nèi)，符合精度要求。并根據(jù)裂尖單元的應(yīng)力歷史曲線，獲悉了裂紋在一個單元上的擴展過程。
　?。?）應(yīng)用擴展有限元法對工程實際中的鋼框架全焊接梁柱節(jié)點進行數(shù)值模擬。線彈性分析表明，節(jié)點焊縫處應(yīng)力強度因子沿梁翼緣寬度方向的分布大致呈一“W"形，初始裂紋長度越長，應(yīng)力強度因子的數(shù)值也越大。梁翼緣中心處的應(yīng)力強度因子隨著彎曲拉應(yīng)力的增加而增加，大致上呈線性關(guān)系，符合斷裂力學(xué)的基本理論