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工程结构中裂纹扩展轨迹的边界元数值模拟

邓建刚  
【摘要】:本论文是北京市自然科学基金项目“工程结构疲劳裂纹扩展的边界元数值模拟”(项目号8982006)的一个子课题。本文提出了一种对三维裂纹扩展轨迹进行数值模拟的新方法。采用裂纹张开位移全场拟合法(GCDFP)求出裂纹面前缘的应力强度因子(SIF),所得到的SIF达到与所用的裂纹张开位移(COD)资料同样的精度。使用Paris公式求出裂纹前缘各点的裂纹扩展增量,并用三次B-样条函数对这些增量进行拟合,得到新的光滑裂纹前缘。根据以上思想方法,编写了具有较高的计算效率和精度的数值模拟程序。此程序可以自动跟踪裂纹扩展,得到裂纹扩展的轨迹。运用该程序对椭圆和矩形裂纹的扩展轨迹进行了数值模拟。其结果与理论上的预言完全一致,裂纹最后都趋于一个圆裂纹,具有实际理论指导意义。


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