北京航空航天大学学报

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用广义扩展有限元计算界面裂纹应力强度因子重投稿

苏毅1,王生楠1,鲁龙坤2   

  1. 1. 西北工业大学航空学院
    2. 西北工业大学航空学院结构工程系
  • 收稿日期:2015-06-09 修回日期:2015-09-11 发布日期:2015-10-09
  • 通讯作者: 王生楠

SIFs of Interfacial Crack Using Generalized Extended Finite Element Method

  • Received:2015-06-09 Revised:2015-09-11 Published:2015-10-09

摘要: 广义扩展有限元法是一种结合广义有限元法和扩展有限元法特点的新的数值模拟方法。给出了分析双材料界面裂纹应力强度因子(SIF)的广义扩展有限元法的基本原理。提出了一种新的双材料界面裂尖富集函数,将裂尖富集函数由12项缩减为6项。双材料界面不连续,在常规有限元法的位移模式中加入基于水平集的富集函数,同时将裂纹单元结点和裂尖单元结点自由度广义化,提高了计算精度。通过与文献结果的比较,表明了文中方法的精确度和可靠度。

关键词: 界面裂纹, 广义扩展有限元法, 裂尖富集函数, 水平集, 应力强度因子

Abstract: Generalized extended finite element method is a new numerical simulation method which is combining both the generalized finite element and the extended finite element. The principle of a generalized extended finite element method (GXFEM) for bi-material interfacial cracks is proposed. A new enriched function for bi-material interfacial crack tip is proposed, the twelve crack tip enriched functions are reduced to the six ones. For an element containing material interfaces, the standard displacement based approximation is enriched by incorporating a level set-based enrichment function. At the same time crack node is enriched interpolating function which can improve the calculation accuracy. A comparison of literature method and GXFEM calculations of numerical examples shows the robustness of the proposed method.

Key words: interfacial crack, generalized extended finite element method, crack tip enriched function, level set, SIF


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