三维裂纹扩展的自适应虚拟节点法

来源：计算力学学报杂志2024年第6期北京时间：

作者：冯泽洋,段庆林,陈嵩涛

单位：大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：在有限元方法的框架下针对三维裂纹扩展问题发展了自适应虚拟节点法。该方法采用无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术描述裂纹处的间断,并采用单元局部水平集方法对三维裂纹面进行几何描述和追踪。为加速计算,提出了随裂纹面扩展的自适应网格加密方法。局部细化网格产生的悬空节点由简便的约束近似技术处理,无需引入额外自由度或特殊单元。发展的自适应虚拟节点法便于数值实现,具有与标准有限元方法相当的鲁棒性。数值结果表明,该方法可有效模拟三维裂纹扩展过程,且能方便地应用于复杂工程结构的多裂纹扩展问题。

关键词：裂纹扩展,自适应网格加密,虚拟节点法,扩展有限元法,三维裂纹,

基金资助：科学挑战专题(TZ2018002);国家自然科学基金面上项目(12372194)资助.