梯度复合材料应力强度因子计算的梯度扩展单元法

• 作者: 许希武 郭树祥 陈康
• 来源期刊: 复合材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 梯度复合材料 有限单元法 应力强度因子 梯度扩展单元 交互能量积分
• 年，卷（期）: 2013,（3）
• 页码范围: 168-176
• 页数: 9页
• 分类号: TB330.1|O343
• 字数: 4013字
• 语种: 中文

摘要

推导了一种适用于梯度复合材料断裂特性分析的梯度扩展单元,采用细观力学方法描述材料变化的物理属性,通过线性插值位移场给出了4节点梯度扩展元随空间位置变化的刚度矩阵,并建立了结构的连续梯度有限元模型.通过将梯度单元的计算结果与均匀单元以及已有文献结果进行对比,证明了梯度扩展有限元(XFEM)的优越性,并进一步讨论了材料参数对裂纹尖端应力强度因子(SIF)的影响规律.研究结果表明:随着网格密度的增加,梯度单元的计算结果能够迅速收敛于准确解,均匀单元的计算误差不会随着网格细化而消失,且随着裂纹长度和属性梯度的增大而增大；属性梯度和涂层基体厚度比的增大导致涂覆型梯度材料的SIF增大；裂纹长度的增加和连接层基体厚度比的减小均导致连接型梯度材料的SIF增大.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	许希武	南京航空航天大学结构与强度研究所机械结构力学及控制国家重点实验室	82	928	17.0	26.0
2	郭树祥	南京航空航天大学结构与强度研究所机械结构力学及控制国家重点实验室	18	94	6.0	9.0
3	陈康	南京航空航天大学结构与强度研究所机械结构力学及控制国家重点实验室	16	56	5.0	6.0