基于虚拟裂纹闭合技术的断裂单元

摘要

作为固体力学的一个分支，断裂力学被广泛地应用在许多工程领域，例如机械、结构、航空航天、船舶与海洋工程、岩土、核电、油气管道等。可是仅有非常少的断裂力学问题有解析解，绝大部分在工程实际中所碰到的断裂力学问题都必须得用数值分析的方法才可以解决。
　　 而用的最多的数值分析方法就是有限元法，本文开头部分先简述了各种基于有限元来计算断裂参数的数值方法，其中包括应力或应变外推技术（计算应力强度因子），等效积分区域技术（计算J积分），全局或局部虚拟裂纹扩展技术和虚拟裂纹闭合法（简称VCCT）（计算应变能释放率）。然后重点介绍了虚拟裂纹闭合法，这种方法具有简便、计算精度高、效率高、裂纹尖端不需要特殊单元和对网格尺寸不敏感等特点。基于虚拟裂纹闭合法，利用常用有限元软件ABAQUS的UEL（自定义单元）
　　 功能，开发出了一种适用于线型直线扩展裂纹的VCCT哑节点断裂单元，可用来计算断裂参数。通过有限宽中心裂纹板的算例表明，利用此VCCT哑节点断裂单元来计算断裂参数，不仅其精度可靠、方法简单,而且网格尺寸对计算结果的影响也很小。
　　 本文的研究结果提供了一个简洁而且高效的方法来让技术人员进行断裂问题的分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 虚拟裂纹闭合法基本原理

3 虚拟裂纹闭合法哑节点断裂单元

4 有限宽中心裂纹板算例分析

5 总结与展望

致谢

参考文献