拓展有限元法研究裂紋擴展.pdf

1、為了保證船舶在海上安全航行并順利完成其使命任務(wù)，對船舶的結(jié)構(gòu)要求非常嚴格。船舶中出現(xiàn)的裂紋將會對船舶航行的安全造成非常大的影響。很多事故的起因都是因為焊接、疲勞、腐蝕等原因引起的裂紋最終擴展至無法抑制的情況下發(fā)生的。因此，本文結(jié)合彈性斷裂力學(xué)和拓展有限元法，對可能發(fā)生的船體裂紋擴展進行了研究。拓展有限元法以其不依賴與網(wǎng)格劃分就可對非線性問題進行準確計算的優(yōu)勢，逐漸在結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算等應(yīng)用中占據(jù)了比較重要的地位。
　　本文以斷裂力學(xué)原

2、理入手，通過對拓展有限元法中的附加方程、水平集法等的介紹，對拓展有限元法的計算流程進行分析。之后本文對二維和三維模型進行了數(shù)值模擬，并對結(jié)果進行了分析，證明拓展有限元法的有效性，并總結(jié)了焊縫處裂紋擴展的影響因素。
　　拓展有限元法分析具體安排如下：
　　首先，本文對斷裂力學(xué)中的線彈性力學(xué)進行了分析，并具體解釋斷裂力學(xué)中的基本概念，闡述了斷裂力學(xué)中的基本原理。然后我們將介紹擴展有限元法的基本理論，例如有限元等級設(shè)定，形狀方程中

3、的附加項等等。
　　其次，本文對有限元模型所運用的軟件ABAQUS將會被介紹。并且本文還對二維平板模型和三維黏連模型進行了數(shù)值模擬。在二維模型中，本文講模擬初始狀態(tài)下有裂紋板的裂紋擴展實驗，證明拓展有限元法模擬裂紋擴展的可行性，三維模型將模擬三點彎曲實驗，黏連模型的計算原理將進行了分析。
　　然后，本文將模擬一系列的焊接板，并對材料，焊接間隙，以及板厚對焊縫處的裂紋影響進行研究和總結(jié)，驗證ABAQUS中的拓展有限元法的準確性