一种三维平面曲边裂纹断裂参数高阶有限元数值模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种三维平面曲边裂纹断裂参数高阶有限元数值模拟方法，属于断裂力学技术领域。确定出含有裂纹的高阶有限元模型的节点位置，定义高阶有限元特征区域，创建裂纹特征，然后对几何模型进行网格的剖分；定义材料参数；最后施加对应的荷载，确定边界条件，建立裂纹四面体单元模型；将裂纹四面体单元模型用高阶有限元法计算得到含有裂纹构件的位移场、应力场以及应变场；用围线积分法选取包含裂纹尖端的一条围线，该围线上的位移值和应力值导出裂纹尖端处的不同角度下的断裂参数，得到的断裂参数断所得的参数是否满足精度要求，如果未满足要求，提高高阶有限元法的插值多项式的阶次，返回。本方法能提高计算效率、收敛速率和计算精度。算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种三维平面曲边裂纹断裂参数高阶有限元数值模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种三维平面曲边裂纹断裂参数高阶有限元数值模拟方法，属于断裂力学


技术介绍

[0002]三维平面曲边裂纹断裂参数的高精度数值模拟是断裂力学中较为困难的问题，特别是三维平面曲边裂纹的应力强度因子和T应力的精确计算仍然是断裂力学中的重要课题。目前虽然已经有很多计算方法如，无单元法、扩展有限元法、比例边界有限元法等去试图提高三维平面曲边裂纹应力强度因子和T应力的计算精度，但结果仍不能完全令人满意。现有的求解三维平面曲边裂纹断裂参数的数值计算方法大多使用富集函数或奇异单元，这些方法优点是可以较为方便的处理结构和材料中的不连续性问题，避免了反复重新划分网格，不足之处在于这些方法大多使用低阶的插值函数，计算精度不足。
[0003]本专利技术应用三维高阶有限元法和具有超收敛性的围线积分法计算三维平面曲边裂纹应力强度因子和T应力，得到了高精度的应力强度因子和T应力。本方法也可以计算三维平面直边裂纹应力强度因子和T应力。

技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维平面曲边裂纹断裂参数高阶有限元数值模拟方法，其特征在于：步骤1、确定出含有裂纹的高阶有限元模型的节点位置，定义高阶有限元特征区域，创建裂纹特征，然后对几何模型进行网格的剖分；定义材料参数；最后施加对应的荷载，确定边界条件，建立裂纹四面体单元模型；其中采用对裂纹采用四面体单元进行网格的剖分；步骤2、将步骤1得到的裂纹四面体单元模型用高阶有限元法计算得到含有裂纹构件的位移场、应力场以及应变场；步骤3、用围线积分法选取包含裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建铭，徐瑞，杨文升，韩晓璇，武亮，张中健，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：