HT有限元在Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ型复合弹性断裂问题中的应用

探讨了HT有限元应用于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型复合裂纹的弹性断裂问题。分析了Ⅲ型弹性断裂问题的HT有限元方法及高阶奇异性应力强度因子KΙΙΙ,同时,对Ⅰ和Ⅱ型断裂问题的HT有限元原理及断裂强度因子KΙ和KΙΙ的计算也进行了阐述。特别地,在计算三个强度因子时,引入了一种新的方法——附加试函数法,它主要用于满足裂尖特殊的边界条件,提高了三个奇异应力强度因子的精确性与可靠性。最后,根据HT有限元计算结果,讨论了奇异应力强度因子无量纲化系数K/Kc随裂纹单元特殊T函数项数、细划单元数、单元高斯点数及裂尖不同附加试函数的变化规律;获得了应力强度因子精确度和可靠度,并与其它有限元结果进行了比较,阐述了此方法的优越性。

混合Trefftz有限元法反平面断裂问题的探讨

基于修正变分原理,采用满足控制微分方程的应力和位移混合Trefftz函数,满足裂纹单元断裂性质的特殊Trefftz函数以及满足裂纹尖端条件的附加试函数,推导出混合Trefftz有限元法反平面断裂问题公式,给出应力集中因子解析表达式.同时,给出单个边裂纹、单个曲折裂纹和三个边裂纹反平面裂纹问题三个算例,探讨特殊Trefftz函数个数、破裂单元个数、高斯点数以及不同附加试函数对结果的影响.最后,将计算结果与一般有限元算法或其它方法结果进行对比,分析了混合Trefftz有限元法的精确性和高效性.