基于擴展有限元法的螺旋裂紋擴展研究.pdf

1、螺旋裂紋是一類在實際工程和科學(xué)實驗中廣泛存在的現(xiàn)象，其實質(zhì)是雙軸載荷如何影響裂紋擴展路徑的問題。擴展有限元法(XFEM)是一種無需網(wǎng)格重新劃分的斷裂力學(xué)數(shù)值方法。本文采用擴展有限元，分析了三種類型螺旋裂紋的擴展過程。
　　為分析溫度應(yīng)力下薄壁簡體中的裂紋擴展問題，推導(dǎo)了應(yīng)力強度因子及裂紋擴展角的近似表達式，并采用XFEM模擬了螺旋裂紋的擴展過程。結(jié)果表明:基于內(nèi)聚力模型的XFEM能更好地模擬出平滑的螺旋裂紋;螺旋裂紋的平均擴展角同

2、隨著初始裂紋角度增大而增大，隨著線膨脹系數(shù)比增大而減小。網(wǎng)格尺寸越小，計算收斂性越好，螺旋裂紋平均擴展角越相近。
　　對于雙軸拉伸應(yīng)力下薄壁簡體中的裂紋擴展問題，通過將局部模型簡化為平面裂紋問題進行了理論分析;采用有限單元法和擴展有限元法計算了裂紋的初始擴展角;采用XFEM模擬了螺旋裂紋形成過程。結(jié)果表明:螺旋裂紋平均擴展角隨著應(yīng)力比增大而減小，隨著簡體厚度增大而略微增大，隨著材料泊松比增大而減小;XFEM計算結(jié)果同有限元計算結(jié)果