边界元法分析二维线弹性裂纹扩展

计算物理 ›› 2015, Vol. 32 ›› Issue (3): 310-320.

边界元法分析二维线弹性裂纹扩展

葛仁余¹, 牛忠荣², 程长征², 胡宗军², 薛伟伟²

1. 安徽工程大学建筑工程学院, 安徽芜湖 241000;
2. 合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥 230009

收稿日期:2014-04-28 修回日期:2014-07-21 出版日期:2015-05-25 发布日期:2015-05-25
作者简介:葛仁余(1969-),男,博士,讲师,从事计算力学和断裂力学研究,E-mail:gerenyu@sina.com
基金资助:
国家自然科学基金(11272111和11372049);安徽省教育厅项目(TSKJ2014B16)资助项目

Propagation Analysis of Two-dimensional Linear Elastic Crack with Boundary Element Method

GE Renyu¹, NIU Zhongrong², CHENG Changzheng², HU Zongjun², XUE Weiwei²

1. College of Civil Engineering and Architecture, Anhui Polytechnic University, Wuhu, Anhui 241000, China;
2. School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui 230009, China

Received:2014-04-28 Revised:2014-07-21 Online:2015-05-25 Published:2015-05-25

摘要/Abstract

摘要： 用边界元法研究裂纹扩展过程.首先将尖端区域Williams渐近展开的特征分析法与边界积分方程结合,解出切口尖端附近应力奇异性区域的各应力场渐近展开项系数,获得平面切口/裂纹结构完整的位移和应力场.再基于考虑非奇异应力项贡献的最大周向应力脆性断裂准则,运用边界元法分析边缘含裂纹半圆形弯曲试样在荷载作用下的启裂方向,对裂纹扩展过程给出自动跟踪方法,通过算例证明边界元法模拟裂纹扩展过程的正确性和有效性.

关键词: V形切口, 脆性断裂, 边界元法, 裂纹扩展

Abstract: Boundary element method (BEM) is used to study propagation of crack under loading. First, all leading unknown coefficients in Williams series expansion and complete stress field for notched structures are calculated with BEM and former eigenanalysis for notch tip region. Then, with consideration of non-singular stress term and maximum circumferential stress criterion of brittle fracture, crack initiation extended direction from crack tip in a semicircular bending specimen is determined by BEM. Strategy for BEM tracking crack propagation is given. Numerical examples show that the method is correct and effective in simulating propagation of plane crack.

Key words: V-notch, brittle fracture, boundary element method, crack propagation path

中图分类号:

O343.4

葛仁余, 牛忠荣, 程长征, 胡宗军, 薛伟伟. 边界元法分析二维线弹性裂纹扩展[J]. 计算物理, 2015, 32(3): 310-320.

GE Renyu, NIU Zhongrong, CHENG Changzheng, HU Zongjun, XUE Weiwei. Propagation Analysis of Two-dimensional Linear Elastic Crack with Boundary Element Method[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2015, 32(3): 310-320.

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