动载下缝端应力强度因子计算的扩展有限元法

摘要

在扩展有限元法(extended finite element methods,XFEM)的理论框架下,重点研究了动荷载作用下稳定裂纹尖端动态应力强度因子(dynamic stress intensity factors,DSIFs)的求解方法。根据XFEM的位移模式,推导了动力XFEM的支配方程,采用Newmark隐式算法进行时间积分。同时,提出一种XFEM质量矩阵的集中策略,给出了求解DSIFs的相互作用积分方法,与静态问题的相互作用积分方法相比,增加了惯性项的贡献。最后,若干典型算例的计算结果表明:XFEM可以准确评价稳定裂纹尖端的DSIFs,建议的质量矩阵集中策略是有效的,为得到正确的DSIFs,惯性项的贡献不可忽略。