XFEM在钢箱梁板件静态疲劳裂纹分析中的应用

钢桥在受力性能、制造施工等方面具有较多优势,在国内外实际工程应用中得到了广泛的应用。但随着钢桥服役时间的增加,疲劳裂纹萌生、开裂的现象不断发生。相对于传统有限元方法(FEM),扩展有限元方法(XFEM)在钢箱梁疲劳裂纹扩展数值模拟分析中具有独特的优势。文章利用XFEM方法,对含半椭圆形表面裂纹的钢箱梁板件进行了应力强度因子的求解,与传统有限元方法以及应力强度因子手册中的计算值进行了比较,经分析发现,利用XFEM进行裂纹前缘应力强度因子的计算,误差基本可以控制在5%以下,故利用XFEM进行钢箱梁板件静态疲劳裂纹数值模拟是可行的。     

扩展有限元法在线弹性断裂力学中的应用研究

采用改进的XFEM对有限板单边裂纹的应力强度因子和Ⅰ型裂纹的扩展进行分析，数值计算结果表明了该方法的有效性，从而避免了常规有限元方法中的网格重构，大大简化了裂纹扩展的分析过程。     

陶瓷材料在滑动接触中的裂纹扩展模拟

对刚性柱面和SIC陶瓷材料平面产生滑动接触进行了有限元数值分析,以有限元软件ABAQUS作为分析平台,以扩展有限元方法(XFEM)和最大主应力判定准则对整个滑动接触过程中裂纹扩展的行为进行了模拟,得出了裂纹尖端单元的最大主应力及裂纹扩展路径和裂纹张开角,为生产实际过程中的无损探伤提供理论的测量视角。     

基于扩展有限元法梁裂纹扩展有限元分析

基于ANSYS有限元平台的扩展有限元方法(XFEM),应用最大周向应力准则判断裂纹扩展趋势,对三点弯曲混凝土梁裂纹扩展过程进行数值模拟。构建了加载过程中荷载-裂纹张开位移曲线(F-CMOD),并模拟裂纹扩展全过程。对比数值模拟与实验所得的荷载-裂纹张开位移曲线,对比发现二者较为吻合,进一步证明数值模拟的可靠性。求解了不同加载时间的应力强度因子,并建立了应力强度因子随时间变化曲线,相比于其他求解方式,扩展有限元有着裂纹网格划分简单等优势。     

钢筋锈蚀膨胀导致混凝土开裂的有限元分析

采用有限元数值模拟的方法并结合试验室钢筋混凝土加速锈蚀试验研究钢筋锈蚀机理及混凝土保护层开裂的全过程。ABAQUS CAE中的扩展有限单元法(XFEM)被运用于钢筋锈蚀导致混凝土开裂的模拟中。钢筋的锈蚀模拟假设为非均匀锈蚀,结果表面扩展有限单元法能够很好地模拟混凝土保护层的开裂及裂纹的发展,并且避免了常规有限元方法需要网格重划分的问题。     

基于扩展有限元的巴西圆盘动态裂缝扩展分析

应用ABAQUS扩展有限元方法模拟了冲击荷载下含预设裂纹混凝土巴西圆盘的裂纹扩展、贯通情况,分析了其应力场分布规律和不同网格算法对裂纹扩展路径的影响.算例表明：含有初始切槽的巴西圆盘Ⅰ型裂纹从裂尖最先起裂沿着直径方向扩展,网格算法对扩展路径几乎没有影响,离散性较小;ABAQUS平台的XFEM能够正确捕捉裂纹开裂的位置以及扩展的路径,具有广阔的工程应用前景.     

基于XFEM的岩石裂纹扩展数值模拟

扩展有限元法(XFEM)采用水平集法描述裂纹,以单位分解方法改进形函数,可以很有效的模拟含裂纹问题。以ABAQUS软件为平台,利用XFEM计算了有限板应力强度因子,模拟了大理岩三点弯曲荷载下的裂纹开展状况。结果表明,扩展有限元法能有效的对裂纹扩展过程进行仿真,计算结果满足工程要求,为解决实际复杂问题提供了方便的途径。     

基于扩展有限元的组合梁推出试验精细化分析

大量工程实践表明,组合梁的破坏主要源于抗剪栓钉的疲劳破坏。在疲劳荷载下,承受拉压循环应力的栓钉裂纹萌生、扩展至最终断裂,使钢梁与混凝土的组合作用失效,所以研究栓钉中裂纹萌生及扩展规律对实际工程具有重大意义。扩展有限元(eXtended Finite Element Method,XFEM)是近年来发展起来的一种求解涉及移动非连续问题的有效方法。基于ABAQUS平台利用此方法建立了组合梁推出试验的模型,进行了静力承载力以及疲劳寿命分析,模拟了栓钉中裂纹从萌生到断裂失效的过程,并根据计算结果拟合推出了试验中栓钉的应力幅-寿命曲线,与试验结果及相关规范进行了对比。结论表明扩展有限元的方法具有较强的裂纹模拟能力,计算方便,结果精确,可推广应用于此类断裂问题。     

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。     

龙滩水电站航道失稳边坡加固有限元模拟分析

通过用非线性有限元模拟分析边坡开挖支护过程,探讨不同情形下失稳边坡在加固治理过程中的应力、变形演变特征及塑性区的分布和扩展状态,采用有限元强度系数折减法推求边坡安全系数,并据此对边坡的稳定性进行分析和评价,为设计和施工提供科学依据。