[发明专利]基于嵌入式有限元建模的三维裂纹扩展模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于嵌入式有限元建模的三维裂纹扩展模拟方法，在结构实体模型层次上表达结构的非连续性，而裂纹扩展则通过不断改变实体的裂纹形状及位置来实现。本发明先构造含上下裂纹面的镶嵌式裂纹体子模型，将整个含裂纹结构分为无裂体及裂纹体，裂纹体由上下对应的6个实体子块组成，裂纹面处于3～6号4个子块的上下面之间，即裂纹面包含于裂纹体中，裂纹体又镶嵌于无裂体中。本发明在裂纹扩展过程中避免了由于单元划分不合理引起的数值误差，对工程中常见的缺口或孔边裂纹问题描述非常实用。

主权项

1、基于嵌入式有限元建模的三维裂纹扩展模拟方法，其特征在于具体包括下述步骤：(a)读入结构实体模型；(b)根据初始裂纹形状及尺寸，或根据上一步裂纹扩展分析得到的裂纹前沿点列坐标，读入结构裂纹前沿点列坐标；(c)形成无裂体及嵌入式裂纹体；(d)进行有限元网格划分，施加载荷后求解含裂结构位移场；(e)采用位移法计算裂纹前沿不同点应力强度因子；(f)采用Paris公式计算裂纹前沿各点扩展量，存储、更新新裂纹前沿点列坐标，累积裂纹扩展寿命；(g)判断裂纹前沿最大应力强度因子ΔKmax是否小于材料断裂韧性KIC，如ΔKmax＜KIC，转至步骤(a)，重复执行步骤(a)～步骤(g)；如ΔKmax≥KIC，执行步骤(h)；(h)输出裂纹扩展轨迹及裂纹扩展寿命数据后停止运算。