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Academy of Mathematics and Systems Science, CAS Colloquia & Seminars：3D Fracture Development Analysis with A Modified XFEM
XFEM 三维裂缝 发育分析
2023/11/6
扩展有限元法(XFEM)是目前裂纹分析的主流数值方法。2009年起，ABAQUS、ANSYS等主流商业软件集成XFEM并应用于裂纹问题，标志着该方法被工业界广泛接受。然而，在实际应用中XFEM仍然受到两方面的困扰：总体方程高度病态和动力学计算时能量难以守恒。基于“困难的根源在于单位分解插值引入的额外自由度”这一判断和认识，我们提出了一种无额外自由度的改进型扩展有限元方法，有效解决了现有方法总体刚度...
基于XFEM的垂直于双材料界面的裂纹扩展问题
断裂力学 J积分 双材料界面 裂纹扩展
2014/8/29
基于扩展有限元法，提出了双材料界面上垂向裂纹应力强度因子的计算方案。导出由6 项组成的新型裂纹尖端位移增强函数，基于裂尖应力场和位移场的解析解，建立路径无关Jkε积分与应力强度因子KⅠKⅡ的关系式，利用扩展有限元法计算Jkε积分，通过上述关系式求得应力强度因子，用最大周向应力准则确定裂纹扩展角θp。数值计算表明，Jkε积分与XFEM 结合可有效解决垂直于双材料界面的裂纹扩展问题；当裂纹由弹模较小材...
提出了一种适用于裂尖改进单元的新型改进函数, 基于三角变换的方法, 保留裂纹尖端场的应力奇异性和裂纹上、下表面的位移不连续性, 将常规扩展有限元法裂尖改进单元的4 项改进函数缩减为2 项, 裂尖改进单元的结点由常规的8 个改进自由度减少为4 个. 采用2 个正交的水平集函数表征材料内部裂纹面, 详细阐述了改进单元类型的判别方法, 给出一种改进单元的分区域积分方案. 最后, 若干断裂力学问题经典算例...
利用扩展有限元法计算裂尖附近应力、位移场,进而得到裂尖应力强度因子和开裂角;水平集法描述、追踪裂纹,并由单元结点水平集值判别单元类型;将二者结合起来分析处理裂纹扩展问题。针对水平集判别倾斜裂纹单元类型的不足,分析问题的原因,并给出解决方案。最后,通过典型算例分析,表明将扩展有限元法与水平集法结合分析裂纹扩展问题时具有不需网格重构,裂纹与网格相互独立的特点;同时验证了笔者提出解决方案的准确性和可行性...
Integrating strong and weak discontinuities without integration subcells and example applications in an XFEM/GFEM framework
Schwarz Christoffel conformal mapping numerical integration extended finite element method quadrature generalized finite element method
2011/9/20
Abstract: Partition of unity methods, such as the extended finite element method (XFEM) allow discontinuities to be simulated independently of the mesh [1]. This eliminates the need for the mesh to be...