孔洞对平面裂纹应力强度因子影响分析的广义参数Williams单元

作者：徐华; 李晓敏; 潘玮; 杨绿峰^*

来源：力学季刊, 2018, 39(03): 505-512.

DOI：10.15959/j.cnki.0254-0053.2018.03.006

• Williams单元
• 应力强度因子
• 广义参数
• 扩展有限元法

本文采用圆形奇异区广义参数Williams单元(W单元)建立了中心裂纹与圆孔共存的平面应力模型,奇异区外围利用ABAQUS有限元软件自动网格离散技术与FORTRAN95编程前处理相结合,克服了自主编程中网格离散的局限性.算例分析了圆孔位置和几何参数对I-II混合型裂纹尖端应力强度因子(SIFs)的影响,并与扩展有限元法(XFEM)计算结果进行比较.结果表明:靠近圆孔一侧的裂尖SIFs大于远离圆孔一侧的裂尖SIFs;控制圆孔左边缘到裂纹中心的距离,则两侧裂尖SIFs随圆孔半径的增大而增大;圆孔中心与裂纹中心水平距离越远,圆孔对裂纹扩展的影响越小.同时,基于圆形奇异区的W单元直接计算得到的裂尖SIFs与扩展有限元法得到的解吻合较好,证明了W单元对奇异区离散形状不敏感,且具有高效率和高精度.

• 单位
  广西科技大学; 广西防灾减灾与工程安全重点实验室; 广西大学; 建筑工程学院