动态加载下裂纹快速扩展的边界元模拟验证

本文主要探讨了"裂纹动态扩展的边界元模拟"这一主题，发表于2013年的《北京工业大学学报》第39卷第6期。作者雷钧、黄益丰和杨庆生来自北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，他们利用时域边界元方法对动态载荷作用下的材料中裂纹快速扩展过程进行了深入的数值模拟研究。 在计算过程中，核心策略是依据最大周向应力准则来确定裂纹的动态扩展方向，这是一种关键的指导原则，用于预测裂纹在受力情况下的自然生长路径。通过这种方法，可以确保模拟结果更接近实际物理现象。对于裂纹扩展的瞬时速度，作者采用了二分法迭代算法，这是一种数值优化技术，它逐步逼近真实速度值，提高了模拟的精度和效率。 在每个时间步长中，模拟方法通过在运动的裂纹尖端添加新的裂纹单元，动态地模拟裂纹的逐次增长。这种方法确保了裂纹模型的连续性和实时性，能够有效地跟踪裂纹的实际发展路径。这种方法的优势在于其能够处理复杂边界条件，并且相比于传统的有限元法，边界元法在处理边缘问题上具有更高的精度和效率。 为了验证这种边界元模拟方法的有效性，研究者将模拟结果与实验数据和已有的数值模拟结果进行了对比分析。通过比较，结果显示了该方法在模拟动态裂纹扩展过程中的准确性和可靠性，这为工程实践中的裂纹行为预测提供了有力的工具。 这篇论文不仅介绍了时域边界元法在裂纹动态扩展模拟中的应用，还展示了如何通过精确的准则和迭代技术提高模拟的精确度，并通过实际案例验证了其在工程领域的重要价值。这对于理解和控制材料在动态载荷下的裂纹行为，以及在结构设计和材料性能评估中的应用具有重要意义。