比例边界有限元模拟裂纹和夹杂动力相互作用

摘要：

基于三角形背景网格，任意结构可用 n（n≥3）边多边形比例边界有限元（Polygon Scaled Boundary Finite Elements，PSBFE）自动离散。相对以往基于比例边界有限元（SBFEM）的应用，该多边形单元不但继承 SBFEM半解析求解裂纹尖端奇异性的特性，而且在模拟复杂结构的网格生成和裂纹扩展上具有更高的通用性。首次用该单元模拟了动荷载下复合材料裂纹和夹杂相互作用。动荷载稳定裂纹情况下，PSBFE 计算结果同现有文献吻合良好，在此基础上，结合基于拓扑的局部网格重剖分方法，模拟了动荷载下夹杂和扩展裂纹相互作用。结果表明，硬质夹杂和软质夹杂对结构的动力应力强度因子分别起到抑制和放大的作用。夹杂尺寸，夹杂大小也会在一定范围内影响动力应力强度因子，尺寸越大距离裂纹越近的夹杂影响越大。

关键词：裂纹扩展、复合材料、多边形单元、网格重剖分、动力应力强度因子

分类号：O346.1(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金40974063；41274106；51109134；水沙科学与水利水电工程国家重点实验室科研课题2011－KY －3

在线出版日期：2016-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：15-21