基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

吉林大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (05): 1364-1368.

基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

彭惠芬^1,2,孟广伟¹,周立明¹,李锋¹

1.吉林大学机械科学与工程学院,长春 130022；2.东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆 163318

收稿日期:2010-07-07 出版日期:2011-09-01 发布日期:2011-09-01
通讯作者: 周立明(1983-),男,讲师,博士.研究方向:计算固体力学. E-mail:zhouliming_9106@163.com
作者简介:彭惠芬(1969-),女,副教授.研究方向:小波有限元数值分析.E-mail:phfdaqing@163.com
基金资助:
高等学校博士学科点专项科研基金项目（20060183063）；吉林省科学技术厅基金项目（20090540）；吉林大学“985工程”项目.

Virtual crack closure technique based on wavelet finite element method

PENG Hui-fen^1,2, MENG Guang-wei¹, ZHOU Li-ming¹, LI Feng¹

1.College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China|2.College of Mechanical Science and Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318|China

Received:2010-07-07 Online:2011-09-01 Published:2011-09-01

摘要/Abstract

摘要：

为了弥补传统有限元在处理复杂结构断裂参数数值计算中的不足,将小波有限元应用到断裂力学数值计算中,提出了一种新的基于小波有限元的虚拟裂纹闭合法。该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,利用虚拟裂纹闭合法计算能量释放率和应力强度因子。将计算结果与传统有限元和ANSYS模拟结果比较。结果表明：2个小波单元求解结果与传统有限元和ANSYS模拟结果基本吻合,与解析解相对误差不超过3%,表明该方法具有计算量小、方法简便和计算精度高的优点,为工程中复杂结构断裂参数数值计算提供了一种新方法。

关键词: 固体力学, 小波有限元法, 哑节点断裂单元, 裂纹, 虚拟裂纹闭合法

Abstract:

To overcome the shortcoming of traditional finite element method(FEM) in the numerical calculation of fracture parameters of the complex structure, a new virtual crack closure technique was proposed based on wavelet FEM in the numerical calculation of the fracture mechanics. In this method, the dummy node fracture elements are embedded in the wavelet finite element model with cracks, the energy release rates and the stress intensity factors are calculated by the virtual crack closure technique. The calculated results were compared with those by the traditional FEM and software ANSYS.The comparison results show that two calculations by wavelet FEM are consistent with those by the traditional FEM and ANSYS with a relative error less than 3%. The proposed method is characterized by higher accuracy and less calculation elements, provides a new way for engineering fracture analysis of the complex structure.

Key words: solid mechanics, wavelet finite element method, dummy node fracture element, crack, virtual crack closure technique

中图分类号:

O242

彭惠芬^1,2,孟广伟¹,周立明¹,李锋¹. 基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(05): 1364-1368.

PENG Hui-fen, MENG Guang-wei, ZHOU Li-ming, LI Feng. Virtual crack closure technique based on wavelet finite element method[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(05): 1364-1368.

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