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基于扩展有限元的应力强度因子计算精度研究

【作者】 王哲成 [1] 张云 [1] 于军 [2] 龚绪龙 [2]

【关键词】 扩展有限元 互作用积分 应力强度因子 权函数 权函数因子 积分区域因子

摘要】应力强度因子(Stress intensity factor,SIF)是判断已有裂缝是否扩展的物理量,其计算精度对地裂缝扩展模拟具有重要影响.基于扩展有限元的互作用积分法是一种常用的计算开裂问题应力强度因子的方法,其数值积分中的权函数通常为平台型或金字塔型,但目前对权函数的选取以及权函数对应力强度因子计算的影响研究得很少.针对不同形式的权函数提出了统一的计算公式,并引入权函数因子来进一步控制权函数的具体形式;提出了非平台型的权函数的修正方法,以提高应力强度因子的计算精度;讨论了权函数因子以及积分区域因子对应力强度因子计算精度的影响,并通过算例进行了计算.结果表明,当积分区域因子为 3~5,采用修正的权函数且权函数因子取 1~3 时,应力强度因子的计算精度最高.

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