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计算力学学报 2016年第4期33卷 431-440页

作者：郭万林许磊周正南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

断裂力学理论从1921年Griffith研究玻璃的脆性断裂问题开始,经历了从线弹性体系到弹塑性以及蠕变理论体系、从单参数到多参数体系和从理想的二维平面理论到实际三维含裂纹结构的三维断裂理论的发展历程。针对应力强度因子K和J积分以及C... 详细信息

断裂力学理论从1921年Griffith研究玻璃的脆性断裂问题开始,经历了从线弹性体系到弹塑性以及蠕变理论体系、从单参数到多参数体系和从理想的二维平面理论到实际三维含裂纹结构的三维断裂理论的发展历程。针对应力强度因子K和J积分以及C(t)积分的计算方法从理想化模型的理论计算发展到实际复杂工程结构裂纹体计算的各种商业软件平台以及专业的断裂理论分析平台。尤其是随着计算机技术的发展,对三维含裂结构的静态和扩展裂纹的计算模拟已经能够融入计算机辅助设计。结合本研究组近30年来在三维疲劳断裂理论和应用研究方面的体会,简述了三维计算断裂力学从裂纹体应力应变分析和断裂参数计算到三维蠕变断裂和疲劳裂纹扩展模拟的国内外进展,并对涉及的计算方法,包括原子尺度和跨尺度的计算模拟,以及目前面临的挑战性问题作了简要介绍和分析。

关键词：计算断裂力学三维疲劳断裂,蠕变断裂裂纹端部场裂纹扩展多尺度模拟

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计算断裂力学进展

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甘肃工业大学学报 1998年第1期24卷 111-116页

作者：周爱细黄建龙郎福元甘肃工业大学裂纹技术研究所

论述了计算断裂力学的产生和研究内容，并较全面地综述了计算断裂力学在算法研究方面所取得的成果、发展水平以及发展趋势等问题．

关键词：计算断裂力学算法有限元半解析数值法

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FRANC2D/3D网格技术研究与应用

FRANC2D/3D网格技术研究与应用

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作者：黄金昆明理工大学

学位级别：硕士

1988年,作为计算力学的一个分支,科学家提出了计算断裂力学——研究含裂纹（缺陷）材料与结构的数值分析方法的科学。其研究的主要内容包括：（1）建立适宜于数值计算的力学和数学模型;（2）研究和构造高效的算法;（3）研究断裂力学问... 详细信息

1988年,作为计算力学的一个分支,科学家提出了计算断裂力学——研究含裂纹（缺陷）材料与结构的数值分析方法的科学。其研究的主要内容包括：（1）建立适宜于数值计算的力学和数学模型;（2）研究和构造高效的算法;（3）研究断裂力学问题需要的和工程实际应用的软件。近年,随着计算机科学、断裂力学理论和实验技术的迅速发展,及在各种高效算法上取得的突破,科学家们开始致力于断裂软件的开发。其中,FRANC2D/L及FRANC3D具有操作简单、价廉、涉及断裂问题比较全面等优点,逐渐激起国内人员对其算法与应用研究的兴趣。对于FRANC2D/L软件,由于它处理二维问题,软件功能比较完善,人们对它的研究较为深入;而工程中需要处理的大部分是三维裂纹问题,因此对FRANC3D的研究更具有应用价值。本文所作的主要工作有：（Ⅰ）运用FRANC2D/L软件分别对6.35mm及2mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算。 1)研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响。发现该软件的初始网格划分对计算结果影响不大,运用相对粗略的网格也能得到比较精确的结果。裂纹面的网格密度对最大承载力前的计算结果影响较大,对最大承载力后的计算结果几乎没有影响,当裂纹面的单元大小与裂纹扩展时的单元尺寸一致时（0.508mm）能获得很好的计算精度。 2)分析了不同厚度和不同材料的铝合金板材的有效应力,研究了不同材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响。发现：a)材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小。b)塑性区的形状与板厚或边界有关。c)塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变。d)裂纹启裂时,塑性区大小是随着厚度的增加而减小,最终趋于不变。（Ⅱ）运用FRANC3D软件对贯穿裂纹、深埋裂纹及表面裂纹的几个算例进行数值计算,着重分析外部网格密度,裂纹面的网格密度及单元形函数对SIF计算精度的影响。结果表明：a)裂纹面的网格划分对SIF计算结果影响很大。裂纹面的网格用有比例的划分方法按1：4划分,可获得更高的精度。b)外部网格疏密对SIF计算结果几乎无影响。c)在计算的过程中,尽量不采用二次形函数,用线性形函数可更快地得到相同精度的计算结果。通过研究大量的算例,发现用该软件计算的SIF值与理论值的误差基本保持在5%内,说明了用FRANC3D软件计算的可靠性。（Ⅲ）运用FRANC3D软件对深埋裂纹、表面裂纹及贯穿裂纹的部分算例进行裂纹扩展分析。研究了K-a的关系、COD云图及裂纹扩展轨迹（形状）。结果表明三维裂纹扩展的模拟可行,并能获得良好的计算精度。

关键词：计算断裂力学 FRANC2D 网格划分 FRANC3D 应力强度因子裂纹稳定扩展

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