基于XFEM與自適應(yīng)網(wǎng)格的非均質(zhì)材料裂紋擴展模擬

滕子浩; 廖敦明; 吳圣川; 章志兵; 陳濤華中科技大學材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室; 武漢430074; 西南交通大學牽引動力國家重點實驗室; 成都610031

非均勻材料
裂紋擴展
自適應(yīng)網(wǎng)格細化
多邊形單元
擴展有限元

摘要：針對含有間斷的非均勻材料的斷裂問題,論文將虛節(jié)點多邊形單元(virtual node polygonal element,VP)的形函數(shù)引入到擴展有限元(extended finite element method,XFEM)中,提出了一種基于四叉樹結(jié)構(gòu)的動態(tài)網(wǎng)格細化方法,該方法可對間斷面附近單元實現(xiàn)可調(diào)控的多層級細化,特別是對于裂紋擴展問題,可實現(xiàn)裂尖附近單元的動態(tài)網(wǎng)格細化與粗化.基于以上網(wǎng)格細化方法,論文將之前論文中提出的VP-XFEM進行擴展,以研究非均質(zhì)材料中的裂紋擴展問題.為驗證算法的準確性與計算效率,針對含有孔洞及材料界面的斷裂問題,論文給出了相應(yīng)的算例.結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)的XFEM相比,該方法能夠獲得更好的精度、收斂性以及計算效率.

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