三维裂纹扩展轨迹的边界元数值模拟
邓建刚(1)，蒋和洋(1)，黎在良(2)，闫维明(1)
(1，北京工业大学，北京，100022)（2，北京航空航天大学，北京，100083）

摘要：提出了一种对三维裂纹扩展轨迹进行数值模拟的新方法。采用一种新的具有C¹连续性、高精度的单节点二次边界单元，使边界元（BEM）的分析效率和裂纹张开位移（COD）、应力强度因子（SIF）的精度大大提高。采用裂纹张开位移全场拟合法(GCDFP)求出裂纹面前缘的SIF，所得到的SIF达到与所用的COD资料同样的精度。使用Paris公式求出裂纹前缘各点的裂纹扩展增量，并用三次B样条函数对这些增量进行拟合，得到新的光滑裂纹前缘。根据以上思想方法，开发了具有较高的计算效率和精度的数值模拟软件。此软件可以自动跟踪裂纹扩展，得到裂纹扩展的轨迹。运用该软件对椭圆和矩形裂纹的扩展轨迹进行了数值模拟。其结果与理论上的预言完全一致，裂纹最后都趋于一个圆裂纹，具有实际指导意义。
关键词:3维裂纹扩展轨迹；数值模拟；边界元；应力强度因子；B-样条函数
中图分类号：TB115    文献标识码：A