ABAQUS平台下的三维裂纹应力强度因子X-FEM计算

"基于扩展有限元的三维应力强度因子计算，朱碧波，郭小明，张廼龙，靳天姣，崔璟" 本文详细探讨了如何利用扩展有限元法（Extended Finite Element Method, X-FEM）来计算线弹性断裂力学中的三维裂纹应力强度因子。扩展有限元法是一种高级的数值分析技术，它扩展了传统有限元方法的能力，特别是在处理裂纹、不连续和奇异问题上具有显著优势。在实际应用中，X-FEM能够精确地模拟裂纹的形成、发展和断裂过程，而无需在计算网格中预先定义裂纹路径。 作者们在ABAQUS这一广受欢迎的有限元软件平台上，利用其内置的X-FEM模块，对三维断裂过程进行了数值模拟。ABAQUS是一款功能强大的非线性有限元分析软件，能够处理复杂的结构和材料行为。通过X-FEM，他们特别关注了深埋型椭圆裂纹的应力强度因子计算，这种裂纹形状在工程结构中是常见的，且其应力分布和强度因子的计算相对复杂。 在论文中，作者们进行了深入的计算分析，并将数值模拟的结果与解析解进行了比较。结果显示两者吻合度较高，这不仅验证了X-FEM在裂纹参量计算中的准确性，也证明了其在模拟裂纹扩展过程中的优越性。这一研究对于理解和预测含裂纹结构的性能，以及在工程设计中预防裂纹扩展和结构失效具有重要意义。 关键词包括：扩展有限元，三维裂纹，应力强度因子，椭圆裂纹。这些关键词明确了论文的核心研究领域，涉及的"扩展有限元"技术对于解决复杂的断裂力学问题至关重要，"三维裂纹"和"应力强度因子"是断裂力学中的关键参数，"椭圆裂纹"则指出了具体的研究对象。"中图分类号：TU312"表明该研究属于土木工程领域的专业文献。 这篇论文是由朱碧波、郭小明、张廼龙、靳天姣和崔璟共同完成的，其中朱碧波是硕士研究生，专注于混凝土数值模拟，郭小明则是教授和博士生导师，主要研究方向是工程结构的关键力学分析和数值计算。通讯联系人是郭小明，可以通过电子邮件xmguo@seu.edu.cn进行联系。研究团队隶属于东南大学土木工程学院，地址位于中国南京。 这篇论文展示了扩展有限元法在三维裂纹分析中的强大能力，尤其是对于深埋型椭圆裂纹的应力强度因子计算，为工程实践提供了有价值的理论支持和计算工具。