裂缝分析的比例边界有限元与有限元耦合的虚拟结构面模型

摘要：

比例边界有限元法 SBFEM(Scaled B oundary Finite Element Method)是一种半解析数值方法,在裂缝分析特别是强度因子计算上具有相当高的精度。本文提出了一种用于裂缝分析的基于虚拟结构面的 SBFEM与常规 FEM的耦合分析方法。首先选取裂缝周边一定范围的计算域,并将结构分成不含裂缝区域和含裂缝区域两部分。然后,对不含裂缝区域,采用 FEM进行网格离散；对含裂缝区域,采用 SBFEM进行网格离散；两者相互独立,在这两个域内,分别采用各自相应的位移模式。最后通过在 SBFEM网格的外边界设置虚拟耦合结构面的模式,实现有限元网格和比例边界有限元网格的耦合。通过两个经典的含裂缝平板的算例研究,探讨了本文方法在I型开裂和混合型开裂分析中,影响应力强度因子精度的因素。算例表明,SBFEM具有的降维和半解析性质,使本文方法在裂缝分析中的前处理简单易行,且计算结果具有相当高的计算精度。

关键词：比例边界有限元、裂缝、应力强度因子、虚拟结构面

分类号：O346.1(固体力学)

资助基金：三峡大学科研启动项目06201000023;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金2012B101

在线出版日期：2015-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：735-741,748