基于ABAQUS_XFEM的楔形预裂纹应力强度因子有限元计算分析  

作　　者：李鸽 刘双虎[2] 耿博[2] 夏云波[3] 

机构地区：[1]大庆丹诺石油科技开发有限公司,黑龙江大庆163000 [2]东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318 [3]大庆师范学院机电工程学院,黑龙江大庆163712

出　　处：《大庆师范学院学报》2017年第3期96-99,共4页Journal of Daqing Normal University

基　　金：东北石油大学研究生创新科研项目(YJSCX2016-021NEPU);大庆师范学院博士基金资助项目(14ZR07)

摘　　要：机械设备的破坏断裂和裂纹扩展是密切相关的,造成裂纹扩展的原因复杂多样,但是主要归结于裂纹尖端在非常小的区域内的应力、应变场的变化以及微观结构的损伤。但由于三维断裂问题是复杂的不连续问题,给应力强度因子的求解造成一定的困难。基于ABAQUS平台,应用XFEM方法对楔形预裂纹的扩展过程进行分析,在建模过程中设置了稳定粘性系数、增加重复迭代次数及提高初始损伤公差,来提高计算收敛性。模拟出楔形裂纹模型在不同网格密度、裂纹长度、模型厚度等条件下的裂纹扩展情况,并得到各条件下的应力强度因子,并与国标中楔形裂纹模型理论值进行对比,得出各数值模拟值与理论值误差在4%以内,满足计算精度要求。结果表明:可以通过添加合适的损伤稳定粘性系数、增加迭代次数、减小迭代步长、提高初始公差来提高计算收敛性,使用扩展有限元法能够有效的模拟开裂过程,无需对网格进行细化即可获得精确求解,节省计算时间。并可对各模型尺寸和裂纹长度进行模拟,为解决实际问题提供了思路和方法。

关 键 词：裂纹扩展 ABAQUS XFEM 应力强度因子 

分 类 号：TP391.7[自动化与计算机技术—计算机应用技术]