基于擴(kuò)展有限元法的螺旋裂紋擴(kuò)展研究.pdf

1、螺旋裂紋是一類在實(shí)際工程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中廣泛存在的現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是雙軸載荷如何影響裂紋擴(kuò)展路徑的問(wèn)題。擴(kuò)展有限元法(XFEM)是一種無(wú)需網(wǎng)格重新劃分的斷裂力學(xué)數(shù)值方法。本文采用擴(kuò)展有限元，分析了三種類型螺旋裂紋的擴(kuò)展過(guò)程。
　　為分析溫度應(yīng)力下薄壁簡(jiǎn)體中的裂紋擴(kuò)展問(wèn)題，推導(dǎo)了應(yīng)力強(qiáng)度因子及裂紋擴(kuò)展角的近似表達(dá)式，并采用XFEM模擬了螺旋裂紋的擴(kuò)展過(guò)程。結(jié)果表明:基于內(nèi)聚力模型的XFEM能更好地模擬出平滑的螺旋裂紋;螺旋裂紋的平均擴(kuò)展角同

2、隨著初始裂紋角度增大而增大，隨著線膨脹系數(shù)比增大而減小。網(wǎng)格尺寸越小，計(jì)算收斂性越好，螺旋裂紋平均擴(kuò)展角越相近。
　　對(duì)于雙軸拉伸應(yīng)力下薄壁簡(jiǎn)體中的裂紋擴(kuò)展問(wèn)題，通過(guò)將局部模型簡(jiǎn)化為平面裂紋問(wèn)題進(jìn)行了理論分析;采用有限單元法和擴(kuò)展有限元法計(jì)算了裂紋的初始擴(kuò)展角;采用XFEM模擬了螺旋裂紋形成過(guò)程。結(jié)果表明:螺旋裂紋平均擴(kuò)展角隨著應(yīng)力比增大而減小，隨著簡(jiǎn)體厚度增大而略微增大，隨著材料泊松比增大而減小;XFEM計(jì)算結(jié)果同有限元計(jì)算結(jié)果