缝端应力强度因子对网格尺寸的敏感性分析

摘要

基于线弹性断裂力学模型对工程中存在的宏观裂缝进行稳定性分析,采用位移直接法计算缝端应力强度因子。针对在裂缝尖端是否必须剖分细密网格以及采用缝岸上哪些节点位移外推缝端应力强度因子等问题,通过缝端应力强度因子对裂缝尖端附近网格尺寸的敏感性分析,得到如下结论:(1)认为使用位移直接法外推缝端应力强度因子时,应忽略靠近缝端处的节点位移,采用远离缝端的节点位移连接成直线进行外推;(2)如果在缝端采用1/4边中节点(奇异等参单元),即使采用较粗的网格也可以得到满意的结果,不一定必须在缝端剖分细密网格,这可大大减少缝端应力强度因子计算工作量。通过对典型的带缝三点弯曲梁算例分析以及龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的分析,验证上述结论,进而基于线弹性断裂力学模型预测了龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的深度。