拓展有限元法研究裂紋擴(kuò)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(duì)船舶的結(jié)構(gòu)要求非常嚴(yán)格。船舶中出現(xiàn)的裂紋將會(huì)對(duì)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?yàn)楹附?、疲勞、腐蝕等原因引起的裂紋最終擴(kuò)展至無(wú)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(duì)可能發(fā)生的船體裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了研究。拓展有限元法以其不依賴與網(wǎng)格劃分就可對(duì)非線性問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，逐漸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)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(guò)對(duì)拓展有限元法中的附加方程、水平集法等的介紹，對(duì)拓展有限元法的計(jì)算流程進(jìn)行分析。之后本文對(duì)二維和三維模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)結(jié)果進(jìn)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(kuò)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(duì)斷裂力學(xué)中的線彈性力學(xué)進(jìn)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(kuò)展有限元法的基本理論，例如有限元等級(jí)設(shè)定，形狀方程中

3、的附加項(xiàng)等等。
　　其次，本文對(duì)有限元模型所運(yùn)用的軟件ABAQUS將會(huì)被介紹。并且本文還對(duì)二維平板模型和三維黏連模型進(jìn)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(kuò)展實(shí)驗(yàn)，證明拓展有限元法模擬裂紋擴(kuò)展的可行性，三維模型將模擬三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，黏連模型的計(jì)算原理將進(jìn)行了分析。
　　然后，本文將模擬一系列的焊接板，并對(duì)材料，焊接間隙，以及板厚對(duì)焊縫處的裂紋影響進(jìn)行研究和總結(jié)，驗(yàn)證ABAQUS中的拓展有限元法的準(zhǔn)確性