广义参数有限元法计算应力强度因子

应力强度因子是结构断裂分析中的重要物理量。工程应用中常采用奇异单元,利用裂尖奇异区内特定直线上的其他物理量间接计算,并拟合裂尖处应力强度因子的值。该文在改进Williams级数位移场的基础上,根据广义参数有限元法建立了含有裂尖广义应力强度因子作为待定参数的Williams宏单元(简称W单元),导出了奇异区单元的广义参数位移模型和W单元计算格式,并据此直接计算裂尖处的应力强度因子。结合算例分析了W单元的径向离散比例因子、径向离散网格数和级数项数等重要参数对计算精度的影响,并给出了它们的建议值。算例表明:断裂分析的广义参数W单元与通常使用的奇异单元相比,不仅简便实用,而且计算精度高、收敛快。