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《河南理工大学》 2010年
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基于扩展有限元和水平集理论的裂纹扩展问题研究

朱传锐  
【摘要】: 扩展有限元法(Extend finite element method,XFEM)是近年来新兴的、具有发展前途的一种处理不连续问题的数值分析方法。该方法克服了传统有限元计算断裂问题时对计算网格的依赖性;在模拟裂纹扩展问题时,无需进行网格重构,可大大提高计算效率。因此,在分析处理大变形、裂纹扩展、摩擦接触等不连续问题时具有明显的优势,受到了众多学者的青睐和关注。水平集方法(Level Set Method,LSM)是一种用于界面追踪和形状建模的数值技术。本文将扩展有限元法与水平集算法结合,对线弹性断裂力学中关于裂纹及扩展问题进行研究,围绕这一问题,主要开展了以下几个方面的工作: 1.基于断裂力学基本理论,引入模拟裂纹不连续面的跳跃函数及裂纹尖端应力集中的加强函数,计算得到裂纹附近应力、位移场,采用相互作用积分法计算裂尖应力强度因子,并编制了计算应力强度因子的扩展有限元程序。 2.结合扩展有限元法和水平集法,采用最大周向应力理论作为开裂准则,设计了模拟裂纹开裂、扩展的扩展有限元算法,并编制了模拟裂纹扩展的扩展有限元计算程序。 3.针对倾斜裂纹判别单元类型算法存在的不足,提出了虚置裂纹法。该方法仅需引入一条虚拟的裂纹,便能较好的解决倾斜裂纹单元类型识别混乱的问题,提高了算法的准确性及计算效率。 4.计算了几种经典平面断裂模式的应力强度因子,探讨了网格密度、积分区域等因素对应力强度因子的影响;同时对拉伸型、剪切型和复合型断裂模式及三点弯曲、四点弯曲和孔洞问题的裂纹扩展路径进行了模拟。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O346.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张迪;徐晖;;扩展有限元方法和水平集理论在裂纹扩展中的应用[J];兵工自动化;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘建涛;薄壁结构响应特性有限元数值模拟和疲劳寿命预测方法研究[D];电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余天堂;;不连续问题的扩展有限元法分析[J];船舶力学;2007年05期
2 栾茂田,鵜飼惠三;关于岩土工程研究中若干基本力学问题的思考[J];大连理工大学学报;1999年02期
3 赵生才;深部地下空间开发利用——香山科学会议第230次学术讨论会侧记[J];地球科学进展;2005年01期
4 王德法;高小云;师俊平;;三维固体问题中M积分与总势能变化关系的研究[J];水利与建筑工程学报;2009年01期
5 陈建,吴林志,杜善义;采用无单元法计算含边沿裂纹功能梯度材料板的应力强度因子[J];工程力学;2000年05期
6 方修君;金峰;;基于ABAQUS平台的扩展有限元法[J];工程力学;2007年07期
7 余天堂;;摩擦接触裂纹问题的扩展有限元法[J];工程力学;2010年04期
8 李卧东,王元汉,谭国焕;无网格法在弹塑性问题中的应用[J];固体力学学报;2001年04期
9 李建波;陈健云;林皋;;非网格重剖分模拟宏观裂纹体的扩展有限单元法(Ⅰ:基础理论)[J];计算力学学报;2006年02期
10 董玉文;余天堂;任青文;;直接计算应力强度因子的扩展有限元法[J];计算力学学报;2008年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 程丽;带有夹杂的非均质体扩展有限元程序研制及应用[D];河海大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏立海;李婉;李宁;;反倾层状岩质边坡破坏机制研究——以锦屏一级水电站左岸边坡为例[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 张伟星;正交各向异性薄板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年02期
3 茆会勇,黄长安;孔边应力应变场的弹塑性有限元分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年04期
4 孙伟华;;淇河湿地保护及其资源开发的对策和建议[J];安徽农业科学;2009年26期
5 ;Development of X-FEM methodology and study on mixed-mode crack propagation[J];Acta Mechanica Sinica;2011年03期
6 吴梦军,许锡宾,刘绪华,敖建华;岩溶对公路隧道围岩稳定性的影响研究[J];地下空间;2003年01期
7 许江,汤明德,陈萍;地下空间开挖与高层建筑基础相互影响分析[J];地下空间;2004年04期
8 何跃平;黄俊;朱合华;蔡永昌;丁文其;;高阶流形方法在地下结构杆梁计算中的应用[J];地下空间与工程学报;2005年05期
9 芮勇勤,袁海利,袁臻,肖春发,熊韬,周传敏;岩溶地区地下洞河诱发路基失稳处治分析[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
10 袁海利,芮勇勤,袁臻,黄晓燕,李永斌,王玉标;岩溶地下洞河诱发路基空间失稳机理数值模拟[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘青峰;纪斌义;谢基龙;缪龙秀;;断裂力学裂纹扩展仿真技术-研究进展[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 刘青峰;怀利民;谢基龙;缪龙秀;;断裂力学裂纹扩展仿真技术-裂纹制作[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 何书韬;赵耀;;周向表面裂纹损伤海洋平台圆柱壳的拉载弹塑性解[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
4 苏彬;许超;Gouri S. Bhuyan;;不同裂纹对全尺寸铝合金压力容器断裂性能的影响[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
5 王杰光;肖明贵;刘宝臣;;滑动最小二乘近似函数的拟合特性及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
6 张建辉;邓安福;王汝恒;;板弯曲无单元法MLS导函数研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
7 缪昇;屈俊童;;大体积混凝土温度裂缝的稳定分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
8 李录贤;;有限元形状函数研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
9 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
10 张淼;邹希;孟庆春;胡伟平;张行;;谐振载荷作用下工程结构振动疲劳寿命预估的损伤力学——有限元法[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 果春焕;动态断裂试样受力状态及其对J积分影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
5 刘艳萍;焊接桥梁钢疲劳裂纹扩展行为研究[D];华中科技大学;2010年
6 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
7 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
8 林荣伟;CFL加固RC梁疲劳裂纹扩展规律及寿命预测[D];华南理工大学;2010年
9 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
10 沙丽荣;基于正交基神经网络的结构可靠性分析[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
3 曹俊伟;基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳强度研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓超荣;基于破碎围岩条件的小间距隧道围岩稳定性分析[D];长沙理工大学;2010年
5 康杰;单颗粒脆性材料冲击破碎三维数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
6 刘小乐;四川木里金矿边坡稳定性仿真分析及防治对策研究[D];华南理工大学;2010年
7 张功;基于强度折减法的隧洞群稳定性分析[D];南昌大学;2010年
8 陈强;钢筋混凝土粘结性能和梁裂缝的数值模拟[D];浙江大学;2011年
9 甘文兵;基于有限元和断裂力学的起重机结构故障诊断[D];武汉科技大学;2010年
10 刘壮添;工程结构的FEM-MFREE耦合计算研究[D];昆明理工大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙凌玉,Stephen Bian,姚迎宪;车身薄壁梁结构轻量化设计的理论研究[J];北京航空航天大学学报;2004年12期
2 汪苏;王春侠;郭军刚;;航空发动机薄壁机匣激光焊接有限元数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2006年07期
3 陈连玉,周东清,郭锦华;国外引进软件二次开发的若干技术问题[J];大连理工大学学报;1999年05期
4 李峰;马旭;;周边局部双层球面网壳特征值屈曲分析[J];低温建筑技术;2011年09期
5 李健;杨坤;;基于Abaqus软件二次开发技术筒形件旋压过程研究[J];锻压技术;2009年06期
6 岑松,龙驭球;采用面积坐标的四边形厚薄板通用单元[J];工程力学;1999年02期
7 董蕙茹,郭万林;复合型裂纹起裂角厚度效应的实验研究[J];工程力学;2004年04期
8 杨冰,赵永翔,梁红琴,邬平波,曾京;基于Elber型方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型[J];工程力学;2005年05期
9 方修君;金峰;;基于ABAQUS平台的扩展有限元法[J];工程力学;2007年07期
10 王丽;龙志飞;龙驭球;;混合应用三类四边形面积坐标构造八结点四边形膜元[J];工程力学;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王泓;材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究[D];西北工业大学;2002年
2 赵东拂;混凝土多轴疲劳破坏准则研究[D];大连理工大学;2002年
3 管德清;焊接钢结构疲劳强度与寿命预测理论的研究[D];湖南大学;2003年
4 王英玉;金属材料的多轴疲劳行为与寿命估算[D];南京航空航天大学;2005年
5 丁智平;复杂应力状态镍基单晶高温合金低周疲劳损伤研究[D];中南大学;2005年
6 王峰;有限元方法及其在高速碰撞中的应用[D];中国科学技术大学;2007年
7 邵红红;40CrNiMoA钢超高周疲劳行为研究[D];南京理工大学;2007年
8 高红;无铅钎料Sn-3.5Ag多轴棘轮变形与低周疲劳研究[D];天津大学;2007年
9 李晓峰;基于虚拟疲劳试验的铁路车辆焊接结构疲劳寿命预测[D];大连交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 高艳丽;16Mn钢焊接件疲劳裂纹萌生与扩展的研究[D];沈阳大学;2007年
2 路金花;基于CSR的船体结构强度分析和焊趾处疲劳强度分析[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 肖刚;结构在约束下和动力作用下屈曲的数值模拟[D];上海交通大学;2008年
4 陈文;基于灵敏度与模拟退火方法的模型修正及软件二次开发[D];南京航空航天大学;2008年
5 刘波波;基于时域精细算法与扩展有限元技术的粘弹性位移场分析[D];大连理工大学;2009年
6 黄明镜;受感部力学特性数值模拟方法研究[D];电子科技大学;2009年
7 周晴;发动机测试探针振动特性有限元分析系统的研究与开发[D];电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邬瑞锋,裘春航;脆性破坏统计理论[J];大连工学院学报;1979年03期
2 栾茂田,鵜飼惠三;关于岩土工程研究中若干基本力学问题的思考[J];大连理工大学学报;1999年02期
3 纪峥,刘泽佳,赵伟;平面理性八节点曲边四边形有限元RCQ8[J];大连理工大学学报;2000年01期
4 黎勇,栾茂田;非连续变形计算力学模型基本原理及其线性规划解[J];大连理工大学学报;2000年03期
5 田荣,栾茂田,杨庆;高阶形式广义节点有限元法及其应用[J];大连理工大学学报;2000年04期
6 唐春安,刘红元,秦四清,杨志法;非均匀性对岩石介质中裂纹扩展模式的影响[J];地球物理学报;2000年01期
7 唐辉明,滕伟福;岩土工程数值模拟新方法[J];地质科技情报;1998年S2期
8 崔维成;复合材料结构破坏过程的计算机模拟[J];复合材料学报;1996年04期
9 顾宝和;岩土工程勘察技术现状及发展问题述评[J];工程勘察;1998年04期
10 任青文,余天堂;块体单元法的理论和计算模型[J];工程力学;1999年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张勇明;无单元方法及其应用[D];广西大学;2004年
2 孙迎丹;无网格算法研究[D];西北工业大学;2005年
3 陈胜铭;无网格自然元法及其应用[D];湖南大学;2005年
4 叶翔;无网格法在板壳计算中的应用[D];南昌大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 官忠信,刘亮,杨南生;J_R曲线测试方法[J];固体力学学报;1988年02期
2 伍开松;余长柏;古剑飞;李明;罗进军;;基于ABAQUS模拟钻柱裂纹萌生和扩展[J];机械;2008年09期
3 许湘;黄建文;宋顺成;;用有限单元法计算厚壁圆管疲劳寿命[J];兵器材料科学与工程;2008年05期
4 李振华;吴晓;高海龙;黄园园;;基于ANSYS的焊接箱形梁裂纹断裂分析[J];起重运输机械;2010年07期
5 茹忠亮;朱传锐;张友良;赵洪波;;断裂问题的扩展有限元法研究[J];岩土力学;2011年07期
6 曾春华;疲劳裂纹扩展门槛值的研究进展[J];力学进展;1986年02期
7 陈华丽;高宇立;王全会;;用光弹性法测双层复合板的应力强度因子[J];应用力学学报;1990年01期
8 袁超;唐海;屈延嗣;;岩石压缩条件下微裂纹扩展机制研究及数值模拟[J];矿业工程研究;2011年02期
9 卢海星,黄醒春;弹性体裂纹扩展的数值模拟[J];上海交通大学学报;2001年04期
10 盖珊珊;王卫东;张敦福;程钢;;自然单元法在线弹性断裂力学中的应用研究[J];计算力学学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李地元;李夕兵;李春林;;压应力作用下硬岩板裂裂纹形成的微观断裂分析[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
2 梁军;王裕;方国东;卢琦;;ZrB_2基陶瓷热冲击抗力研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 王建国;李璐;王连庆;王红缨;;Ⅰ-Ⅲ型复合加载下铝合金材料疲劳裂纹扩展速率[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
4 侯铁舟;郑晶晶;陶洪;;釉牙本质界在牙面裂纹扩展中的作用[A];全国第八次牙体牙髓病学学术会议论文汇编[C];2011年
5 李应卫;李法新;;钛酸钡单晶裂纹沿电场加载方向扩展行为在位研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
6 陈良贤;李成明;陈飞;刘政;黑立富;吕反修;;疲劳载荷下金刚石自支撑膜的裂纹扩展[A];2009年全国失效分析学术会议论文集[C];2009年
7 刘朝丰;阳建红;;复合固体推进剂Ⅰ型裂纹端部损伤场研究[A];中国宇航学会固体火箭推进第22届年会论文集(推进剂分册)[C];2005年
8 王海光;汤笑之;郭雅芳;;镁单晶裂纹扩展的分子动力学模拟[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
9 卞如冈;崔维成;万正权;;基于双参数统一方法研究压—压疲劳下的裂纹扩展[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
10 朱伯靖;石耀霖;;同震断层三维裂纹扩展问题研究(Ⅰ数学模型)[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 牧果;硬件过关才能保安全[N];中国化工报;2009年
2 记者 甘丰录;海工装备“脆骨”隐患令人忧[N];中国船舶报;2009年
3 通讯员 业成;新技术为我市石化企业节约50%检测成本[N];南京日报;2009年
4 夏杰生;我国球墨铸铁轧辊激光表面强化技术达国际先进水平[N];中国冶金报;2007年
5 鲁京;助磨剂的作用原理[N];中国建材报;2008年
6 杨慎勤;“声发射”探伤把关埋件质量[N];中国水利报;2001年
7 胡心彬 李麟 吴晓春;4Cr5MoSiV1Nb钢热疲劳软化性能的研究[N];世界金属导报;2004年
8 赵占庶;钢化玻璃的特性及其应用[N];中国建材报;2008年
9 ;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2009年
10 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林荣伟;CFL加固RC梁疲劳裂纹扩展规律及寿命预测[D];华南理工大学;2010年
2 张天会;新型低碳贝氏体钢焊接接头疲劳裂纹扩展可靠性研究[D];昆明理工大学;2012年
3 闫明;蠕变—热疲劳可靠寿命预测的若干问题研究[D];东北大学;2008年
4 涂文锋;16MnR钢疲劳裂纹扩展形貌和扩展路径的试验研究与数值模拟[D];浙江工业大学;2009年
5 宋占勋;焊接结构疲劳强度研究及其应用[D];北京交通大学;2012年
6 刘艳萍;焊接桥梁钢疲劳裂纹扩展行为研究[D];华中科技大学;2010年
7 朱明亮;汽轮机转子钢近门槛值区的裂纹扩展与超高周疲劳行为研究[D];华东理工大学;2011年
8 王裕;硼化锆基超高温陶瓷材料的组织结构及热冲击性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王裕;硼化锆基超高温陶瓷材料的组织结构及热冲击性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 李慧芳;裂纹扩展机理研究及管板开裂的数值模拟[D];北京化工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王文伟;含裂纹铆接连接结构应力强度因子参数分析[D];大连海事大学;2009年
2 梅继法;纳米尺度黏着接触和裂纹扩展的准连续介质方法研究[D];复旦大学;2010年
3 盖珊珊;自然单元法在线弹性断裂力学中的应用研究[D];山东大学;2009年
4 胡敏;30Cr1Mo1V转子钢疲劳裂纹扩展数值模拟分析[D];长沙理工大学;2010年
5 孙永兴;钻柱失效的动态断裂力学研究[D];西南石油学院;2005年
6 沈明;应用无单元法模拟岩体水力劈裂[D];浙江大学;2006年
7 刘亚龙;新支线飞机机翼下壁板损伤容限方法研究[D];西北工业大学;2006年
8 杨达;基于ANSYS分析的加氢反应器裂纹扩展研究[D];东北石油大学;2010年
9 牛海燕;裂隙岩体锚固效应数值模拟研究[D];山东大学;2010年
10 莫涛;SUS304不锈钢裂纹尖端的室温蠕变现象及其对疲劳裂纹扩展行为的影响[D];大连理工大学;2005年
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