任意多裂纹应力强度因子的位移不连续数值算法

摘要：

@@1 绪言
土木工程中的岩石、混凝土等介质通常处于压缩外荷载的作用下且其内部往往裂纹随机发育，工程结构的极限状态一定程度上受裂纹扩展特性的影响。因此，研究压剪条件下随机复杂裂纹应力强度因子的计算方法从而有效地研究断裂扩展问题是土木工程领域所面临的重大课题。迄今，人们对此进行了大量的基础理论及数值计算方法等的研究，取得了许多有实用价值的成果，形成了解析法［1～3］、数值方法［4～16］、半解析半数值方法［2］等应力强度因子的计算方法。其中，解析方法、半解析半数值方法所能解决的问题还十分有限，仅能解决拉伸荷载作用下的有限个规则排列的裂纹问题；大量工程结构中的复杂裂纹扩展问题还仅能通过数值方法求解。随着计算机的发展和普及，有限元、边界元等数值方法被应用于求解比较复杂的断裂问题，并在构造超奇异高精度单元、高效率网格动态划分及单元自动加密和释放等方面取得进展，使应力强度因子的计算精度不断有所提高［8］。但由于随机裂纹的分布形式、几何尺度、开闭状态及裂纹表面力学特性等的复杂性，上述数值方法在计算裂纹尖端附近区域应力场、位移场时还存在着裂纹单元处理工作量大、裂纹闭合状态下其表面接触阻力模拟困难等不足之处，实用上还有较大的局限性。此外，人们通过假设裂纹表面位移不连续量分布特征建立裂纹尖端应力强度因子的DDM计算方法［16］，使裂纹扩展问题的计算得以简化，但其基本假设是否成立还缺乏足够的理论依据。

机标关键词：多裂纹、应力强度因子、位移不连续、数值算法、半数值方法、数值计算方法、裂纹扩展特性、土木工程、裂纹尖端、工程结构、状态、裂纹单元、表面、半解析、区域应力场、阻力模拟、自动加密、重大课题、取得进展、求解

所属期刊栏目：23

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：教育部留学回国人员科研启动基金;上海交通大学校科研和教改项目

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：370-373