基于XFEM的裂纹扩展分析

采用ABAQUS/Standard对生产线中的一个易损件进行了三维有限元分析.根据结构受力状态,将该结构简化成一个平面应力的裂纹扩展模型,并采用目前最新的有限元裂纹扩展技术(XFEM)计算结构的裂纹扩展情况.计算结果表明,有限元计算与实际结构裂纹扩展情况一致.同时,根据计算结果提出了结构改进的设计建议.

第2 4卷第 3期 21 0 0年 9月

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J OURNAL OF S HANGHAI UNI RS TY O NGI E I C E CE VE I F E NE R NG S I N

文章编号：10 0 9—4 4 2 1 )3—0 1 4 X(0 0 0 2 8—0 3

基于 XF M的裂纹扩展分析 E刘长虹，李洪升，彭军。( .东理工大学机械与动力工程学院，上海 2 0 3; . B 1华 0 2 1 2 A AQUS上海办事处，上海 2 0 2 ) 0 10

摘要：采用 AB AQUS S a d r/ tn ad对生产线中的一个易损件进行了三维有限元分析.据结构受根

力状态，该结构简化成一个平面应力的裂纹扩展模型，将并采用目前最新的有限元裂纹扩展技术 ( F M) X E计算结构的裂纹扩展情况 .计算结果表明，限元计算与实际结构裂纹扩展情况一致 .有同时，根据计算结果提出了结构改进的设计建议 .

关键词：有限元裂纹扩展；有限元法；裂纹扩展中图分类号：O 3 6 1 4 .文献标志码：A

Ana y i f Cr c o h Ba e n XFEM l ss o a k Gr wt s d oL U a g h n I Ch n— o g,L n— h n IHo g s e g,P ENG n J u( . c o lo e h n c la d Po r En i e rn 1 S h o fM c a ia n we g n e i g,Ea tChi i e st f S i n e a d s na Un v r iy o ce c n

Te h oo y,S a g a 0 6 0,Chn c n lg hnhi 12 2 ia;2 ABAQUS S n ha Ofie ha g a 0 2 Chia . ha g i fc,S n h i2 01 0, n )

Ab t a t s r c:A h e— m e i d fn t l m e t r e di nson i ie e e nt( FE)a a yssf ro o s n l i o ne c m uma l r spe f r e — b epa twa r o m d by u

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/ t n a d C n ie ig t e sr cu a eo mai n te s dsrb to a pa e sr i omo lwa s a i he n h t u t r lc a k de e o de se t bls d a d t e s r c u a r c v l pme twa a c a e as d o n s c lul t d b e n XFEM e h l gy t c no o . Th e u t s owst tt e c a k gr wt a c l t d b h e r s l h ha h r c o h c l u a e y t e FE mod lc n m e twe lwih t a ft e l e a e l t h to he r a—iy Fi a l i p o ng d sgn s ge ton e e p o w a d t . n ly,m r vi e i ug s i s w r utf r r .

Ke r s XF y wo d: EM ( t n e n t e e tM e h d;fn t lm e tm e h d;c a k g o h Ex e d d Fi ie Elm n t o ) i ie e e n t o r c r wt

随着科学研究和工程应用问题的深入，断以裂力学为基础的含缺陷结构的失效评定规范已

动判断裂纹扩展方向和进行裂纹扩展，而实现从裂纹扩展的模拟计算，高结构使用的经济效提益 .文尝试采用这种新技术对某公司一条引进本生产线的一个结构易损件裂纹扩展现象用 X E进行模拟仿真 . F M

被广泛应用于结构的设计和维修规划之中[] 1 . 为了能够把握在高温高压中承压结构的缺陷发展情况，必须研究结构在不同部位初始裂纹以及裂纹扩展对于结构产生的影响l .多科学家 _ 3许]采用有限元法对结构的裂纹扩展情况进行了研究和探索 . F M l是近来发展的一种可以用于 X E _ 2

1有限元模型根据线弹性断裂力学理论，确定一个含缺要

模拟工程结构裂纹扩展的有限元模拟技术，方该

法的特点在于不必划分非常细密网格，可以自就

陷的结构裂纹是否扩展，以用应力强度因子进行可

收稿日期： 0 0—0 21 7~0 9

基金项目：海市重点学科建设资助项

目( 5 3;上 B 0 )国家“6”划资助项目( 0 7 8 3计 2 0 AA0 Z 3 ) 4 4 0作者简介：长虹 ( 9 7。,授，士，究方向为固体计算力学 .~ i l c@ euteu c刘 1 5一)男教博研 E mal i h cs.d .n:u