基于多边形比例边界有限元的复合材料裂纹扩展模拟

• 作者: Ean Tat Ooi 张楚汉 徐艳杰 施明光 钟红
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 断裂力学 裂纹扩展 比例边界有限元 网格重剖分 应力强度因子
• 年，卷（期）: 2014,（7）
• 所属期刊栏目: 基本方法
• 页码范围: 1-7
• 页数: 7页
• 分类号: O346.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.01.0027

摘要

该文采用近年提出的多边形比例边界有限元(Polygon Scaled Boundary Finite Elements,PSBFE),结合基于拓扑的局部网格重剖分方法,首次模拟了层状复合材料交界面、不同弹性模量的圆形夹杂对复合材料裂纹扩展的影响.结果表明,该文方法可以有效模拟复合材料的裂纹扩展,算例的结果同现有文献的实验数据和数值模拟结果吻合良好,采用不同网格密度和不同裂纹扩展步长对计算结果影响不大.基于SBFEM的PSBFE可以半解析求解裂纹尖端应力奇异性,具有比FEM更高的精度.另一方面,同现有基于SBFEM的裂纹扩展方法相比,基于拓扑的局部网格重剖分的PSBFE可以处理任意复杂的二维模型,具有更好的通用性.