考虑粘结面厚度的局部粘结单元法

来源：计算力学学报杂志2021年第6期北京时间：

作者：盛泽强,王毓杰,张振南

单位：上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240,上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240,上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240

摘要：传统无厚度粘结单元法CFEM （Cohesive finite element method）在模拟脆性材料断裂方面具有很强的优势，但也存在很大问题。一是单元尺寸增大，收敛性变差；二是单元尺寸变小，模型刚度发生折减。为了克服这两个问题，发展了考虑厚度的局部粘结单元法，即在裂纹可能扩展区插入具有一定厚度的粘结面单元。粘结面单元采用拓展虚内键本构（Augmented virtual internal bond）描述。由于考虑了厚度，粘结面交叉处会形成多边形空缺。为了弥补这一空缺，将其看作多边形键元胞，采用离散虚内键模型（Discretized virtual internal bond）对其建模，保证了模型的几何完整性。模拟结果表明，本文方法有效，克服了传统CFEM方法的刚度折减问题，提高了计算稳定性和收敛性。

关键词：粘结单元法,粘结面厚度,拓展虚内键,离散虚内键,数值模拟,

基金资助：国家自然科学基金（11772190）资助项目.