结构断裂分析的williams广义参数单元-结构工程专业毕业论文

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1、结构断裂分析的Williams广义参数单元摘要本文主要研究了结构断裂分析的一种新型有限元方法即Williams广义参数单元法。建立了I_Ⅱ复合裂纹、I型及Ⅱ型裂纹问题的Williams单元的有限元计算格式，编制了相应的FORTRAN90程序，并与本文用奇异元法分析的I型、Ⅱ型裂纹问题的解进行了分析对比。本文的主要研究工作及贡献有：1、依据线弹性断裂力学及等参元理论，建立了结构断裂分析的奇异单元，编制了FORTRAN90程序，并着重地分析了滑开型(1I型)及I-Ⅱ复合型裂纹问题的应力强度因子。2、建立了I．Ⅱ复合型、I型及Ⅱ型裂纹问题的Williams单元的有限

2、元计算格式，编制了相应的FORTRAN90程序，详细地分析了W广义参数单元法中三个重要参数即级数项数珑，径向离散数n、径向离散比例因子及对应力强度因子计算精度的影响，并给出了建议值。着重分析了I型及Ⅱ型裂纹问题中应力强度因子随着a／w、h／w变化而变化的规律及奇异区尺寸的敏感性问题，提出了I、Ⅱ型裂纹问题中应力强度因子解析解关于h／w的修正公式，给出了裂纹尖端最佳奇异区尺寸的范围。理论分析及算例分析表明，在结构断裂问题分析中Williams广义参数单元法是一种高效率、高精度、原理清晰、单元构造简单的很有发展前景的数值方法。关键词：Williams单元奇异单元结

3、构断裂nWILLIAMSELEMENTWITHGENERALIZEDDOFFORSTRUCTURALFRACTUREANALYSISABSTRACTThisdissertationmainlyhasresearchedonenewfiniteelementmethodinthestructuralfractureanalysiswhichiscalledWilliamselementwithgeneralizedDOF．ThecomputationalformatofFEMwithWilliamselementandthecorrespondingFortra

4、n90procedurehasbeenestablishedabouttheI-II-mixedmode，modeIandmodeIIcrackproblems．TheresultscalculatedbyWilliamselementwasanalyzedandcomparedwiththesingularelementstudiedinthedissertation．Themainresearchandthecontributionofthethesisaleasfollows：1．Basedonthelinearelasticfracturemechan

5、icsandisoparametricelementtheory,singularelementonthestructuralfractureanalysishasbeenestablishedandthehomologousFortran90procedurehasbeencompiled．Thestressintensityfactor(SIF)areanalyzedandcalculatedemphaticallyabouttheI-II—mixedmode，modeIIcrackproblems．2．TheWilliamselementwithgene

6、ralizedDOFaredevelopedforI-II—mixedmode，modeIandmodeIIcrackproblems，andrespectiveFortran90procedureareorganized．Theinfluenceoftheradialdiscretizingratio，radialIIIpartitionnumberinsingulardomainandthenumberofthetermsoftheWilliamsexpansionsoncomputingprecisionofSIFisillustrated，theird

7、esignvaluesarepresented．TherelationshipbetweenbetweenSIFandthediffirenta／wandvaringh／waboutmodeIandmodeIIcrackproblemshasanalyzedemphatically,respecatively．Thesensitivequestionofthestrssintensityfactoronthesingularareasizeinthesingulardomainareproposed，andthescopeofthebestsingularar

8、easizearoundthecrac