等几何分析与近场动力学耦合的壳结构裂纹扩展仿真算法

摘要

提出适用于壳结构裂纹扩展仿真的等几何分析(isogeometric analysis, IGA)与近场动力学(peridynamic, PD)耦合模型,采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline, NURBS)函数精确描述几何模型,将整个模型分为裂纹扩展区域和非扩展区域。将裂纹扩展区域设置为近场动力学区域,基于非连续伽辽金(discontinuous Galerkin, DG)有限元离散的PD Reissner-Mindlin(R-M)壳模型进行计算;在非扩展区域采用等几何分析R-M壳模型进行计算。基于力和力矩平衡原理,进行2个区域的耦合。IGA-PD壳耦合模型可以准确模拟壳结构中的裂纹扩展、分叉和合并过程,可提高计算效率。采用标准算例验证所提出算法的效率和准确性。