基于扩展有限元模型的动态应力强度因子计算

作者：汪必升; 李毅波^*; 廖雅诗; 李剑

来源：中国机械工程, 2019, 30(11): 1294-1301.

DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2019.11.005

• 扩展有限元法
• 应力强度因子
• 相互作用积分法
• 网格密度因子
• 相对积分半径

为准确计算基于扩展有限元法(XFEM)的裂纹扩展模型中的应力强度因子,在ABAQUS软件中建立中心裂纹平板和三点弯曲的XFEM模型,采用相互作用积分法,通过用户子程序接口分别实现了Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式下裂纹扩展过程中应力强度因子的计算;研究了网格密度与积分半径对XFEM模型应力强度因子计算精度的影响规律,研究结果表明:当网格密度因子为0.012～0.016、相对积分半径为3时,应力强度因子收敛至稳定值,计算误差不超过3%。利用所提方法与程序计算了单边带孔疲劳裂纹扩展试样的动态应力强度因子,试验结果表明:基于Paris理论预测的剩余寿命与疲劳试验结果误差为5.3%,进一步验证了所提方法与程序的正确性。

• 单位
  中南大学; 机电工程学院; 高性能复杂制造国家重点实验室