基于XFEM與自適應網格的非均質材料裂紋擴展模擬
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
- 自適應網格細化
- 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,論文將虛節點多邊形單元(virtual node polygonal element,VP)的形函數引入到擴展有限元(extended finite element method,XFEM)中,提出了一種基于四叉樹結構的動態網格細化方法,該方法可對間斷面附近單元實現可調控的多層級細化,特別是對于裂紋擴展問題,可實現裂尖附近單元的動態網格細化與粗化.基于以上網格細化方法,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,論文給出了相應的算例.結果顯示,與傳統的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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