XFEM在三点弯曲开裂模拟中的应用与ANsys实践

本文主要探讨了基于扩展有限元(XFEM)的三点弯曲开裂过程数值模拟，由作者侍洪林在河海大学土木工程学院进行的研究。XFEM是一种特殊的离散方法，它能够在保持传统有限元方法的基础上，有效地处理复杂的断裂问题，特别是对于那些包含裂纹或不连续性的结构。 文章的核心内容围绕以下几个方面展开： 1. XFEM基础与原理：侍洪林基于XFEM的基本理论，强调了该方法如何通过引入裂纹面的离散化，无需在裂纹区域设置密集网格，就能精确捕捉到裂尖附近的应力集中和奇异行为。这显著提高了计算效率并降低了误差。 2. 程序实现与软件应用：作者利用ANSYS这一商业有限元软件进行前后处理，包括单元类型设定、节点和元素的创建与编号，以及数据的导入和导出。通过菜单操作（GUI）和命令流方式，展示了在ANSYS中实际操作的步骤。 3. 具体案例分析：文章通过二维混凝土构件和混凝土重力坝的断裂数值分析，展示了XFEM在线弹性断裂力学中的实际应用，证明了XFEM在模拟三点弯曲开裂时的优越性，即在减少计算量的同时保证了结果的精度。 4. 程序验证：通过对XFEM程序进行计算结果的对比，证实了自编程序的正确性和有效性，进一步加强了XFEM作为一种强大工具在断裂力学模拟中的地位。 本研究不仅提供了XFEM在三点弯曲开裂分析中的实用技术，还为其他科研人员在使用ANSYS等商业软件进行类似问题的数值模拟提供了参考和指导。