扩展有限元法研究综述外文翻译.doc

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1、毕业设计（论文）外文翻译题目扩展有限元法研究综述专业工程力学重庆交通大学2009年在文本文件屮，扩展有限元法（XFEM）是用于具体模拟离散裂缝使用的自适应裂纹扩法。用于预测一•个有粘聚力的裂纹的方向延仲的不同的标准，在这篇有关扩展有限元的文章屮，对不同的标准将被一一的进行测试。这些标准的鲁棒性分析，是参照了三个例子，并且利用例子的结果和实验进行了比较。此外，四叉树数据结构在迭代网格加密和XFEM的联合高效的应用下，已经确切的表明有减少数据计算的效果。.一引言具体可靠的数值模拟对于规划新的结构以及安全评估现有结构都是重要的•它要求说研究的参数在不同的因素Z间

2、是平稳的，如材料性能，以用来降低实验核查的总数。一般來说，材料的屈服都伴随有离散的裂纹信息和局部区域的信息，这些地方可以通过描绘裂纹的方式以一种数值模型表现出来，在离散裂纹的尖端处，可以用直的连接表现出来。对不同部分的概述，包括损害和可塑性，请参考文献［1-3］o第二个可能性是明确考虑裂纹的数值模型。从一个屮尺度的角度来看，具体包括迫击炮矩阵和汇总.微小的裂纹发起接近迫击炮么间的接口矩阵和汇总，以及为宏观裂纹创建一个组合微。异质结构的具体导致的现象，如裂纹桥接，在两个平行的裂缝连接的总和。这通过现有的裂纹，使得凝聚力转移。在这篇文章屮，Hillerborg

3、为裂纹扩展分析提岀了所谓的“虚拟的裂缝模型”，具体见参考文献［4］。该模型是戴尔/巴伦布莱特塑料裂纹尖端模型的扩展，见参考文献［5,61，其屮涉及正应力和裂纹正常开放。一些耦合正常/剪切接口法律后來被开发；Vonk模型出了总额/砂浆混凝土界面，如下文献［7］,Cervenka使用耦合接口法则为混凝土重力坝进行断裂模拟，详见文献［8］而卡尔开发了基于可塑性制定的模型，见文献［9］o把这些接口法则纳入到有限兀制订的最简单的方法是使用零厚度界面元素，参看［10］o一般情况下，这就要求有限元网格的格，即使对于裂纹路径是事先知道这一情形可以省去的情况下。另一种是在所

4、有兀素的边缘插入界而兀素如参考文献［11］,但是这会导致网格依赖实验的结果。扩展的有限元法（XFEM）提供了一个优雅的工具,即在不要求格的有限元屮模拟裂缝参考文献［12］。粘聚力的内含物通过裂缝是直接的，并不需要额外的界而元素-参考文献［13,14］o在现有的裂缝进展屮，在离散裂纹扩展仿真屮最重要的一点是确定方向的标准。一个广泛使用的标准是埃尔多安提出的最大周向拉应力——参看文献［15］。其他常见的标准是最大能量释放率——如文献［16］或最低应变能量密度的标准——如文献［17］o这些标准在裂纹尖端可能与当地的应力场有关。基于假设的线弹性断裂力学，这些标准可

5、与半地应力场在裂纹尖端。为了减少近蝶解决办法的影响，相比远场来说是不精确的，整体的方法参见［18,19］己经制定或局部应力裂纹尖端的使用参见［13］-本文说明了在凝聚力裂纹扩展模拟屮XFEM的应用。在第一部分，简要的介绍了一下XFEMo第二部分为粘聚力提出了一种界而模型，这种模型考虑到正常的以及切线的位移。在第三部分屮，描述了裂纹萌生和扩展以及裂纹扩展方向的标准，还有它们在XFEM屮的职能也进行了讨论。此外，四叉树的数据结构和结合XFEM高效率的应用已经被举例说明，各种裂纹扩展的标准参考了一些例子进行比较。二.扩展有限元的方法在扩展有限元方法——参考文献【

6、12,20】的框架内，不同材料之间的裂缝和接口可以仿照格独立的被模拟。总体思路是，用特殊的功能函数去缩小位移插值：NN丄▼lol丄▼ear心）=工0,少）〃圖+工讥“网侶/=!J=0在这,N“是节点的总数而Nw是衍生出來的节点。0.是标准的函数模型，同时丰富插值乂是形状函数0的一种产物，它乂由联合的分区完成。富集函数为0（兀），其/j.enr屮么抑和ds分别是标准的和富集的自由节度。在方程（1）屮的插值采用的是标准的Galerkin方法。Kd=fK厂B：cBjfi=Jp-0/在这B「代表了形式函数的微分。包含衍生产品的形状职能，c对于线弹性材料来说是具体

7、的矩阵，i在界限厂'屮是指定的牵引。裂缝的特点是不连续位移场，因此修改后的赫维赛徳功能：f//（x）=-lxgQ_［H（X）=1XGQ（此表达式可以作为一-种特殊用途的函数。此外，四叉树的数据结构［21］,以下特殊用途功能的裂纹尖端浓缩适用：可作为一种特殊用途的功能，在这0和0,是代表裂缝的负极和正极。仅用赫维赛德解决办法的影响，相比远场来说是不精确的，整体的方法参见［18,19］己经制定或局部应力裂纹尖端的使用参见［13］-本文说明了在凝聚力裂纹扩展模拟屮XFEM的应用。在第一部分，简要的介绍了一下XFEMo第二部分为粘聚力提出了一种界而模型，这种模型考

8、虑到正常的以及切线的位移。在第三部分屮，描述了裂纹萌生和扩展以及裂