等参奇异裂纹单元的研究

探讨一维、二维直至多维奇异性等参单元完备性及可行性 ,并构造一组新型的高精度的含奇异性的等参裂纹单元 ,同时编制了程序对一典型算例进行分析 .

裂纹尖端“加料”奇异单元周围的过渡等参单元研究

对平面裂纹问题的裂尖"加料"奇异单元周围的过渡等参单元进行研究.为了解决奇异单元与常规单元间的不协调问题,在三角形"加料"奇异单元的基础上,提出了三角形和四边形两种过渡等参单元方案,分别以I、II型裂纹问题为例,考察了各种方案下过渡单元对应力强度因子精度的影响以及不同类型过渡单元的优劣,得到了一些有益的结论.

缝端应力强度因子对网格尺寸的敏感性分析

基于线弹性断裂力学模型对工程中存在的宏观裂缝进行稳定性分析,采用位移直接法计算缝端应力强度因子。针对在裂缝尖端是否必须剖分细密网格以及采用缝岸上哪些节点位移外推缝端应力强度因子等问题,通过缝端应力强度因子对裂缝尖端附近网格尺寸的敏感性分析,得到如下结论:(1)认为使用位移直接法外推缝端应力强度因子时,应忽略靠近缝端处的节点位移,采用远离缝端的节点位移连接成直线进行外推;(2)如果在缝端采用1/4边中节点(奇异等参单元),即使采用较粗的网格也可以得到满意的结果,不一定必须在缝端剖分细密网格,这可大大减少缝端应力强度因子计算工作量。通过对典型的带缝三点弯曲梁算例分析以及龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的分析,验证上述结论,进而基于线弹性断裂力学模型预测了龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的深度。

基于ABAQUS的应力强度因子求解

应力强度因子是断裂分析中的一个重要参数,准确有效地求解应力强度因子对于正确地评估结构的断裂强度至关重要.基于ABAQUS有限元软件,以非对称四点弯曲试样为例,在裂纹尖端区域设置奇异单元,通过J积分实现了应力强度因子的求解,并与解析法、外推法所得结果比较.计算结果表明,通过ABAQUS有限元软件计算应力强度因子是简单有效的,且计算精度较高.