龙滩碾压混凝土重力坝水平层面稳定安全的断裂分析

提出了一种适用于分析含压剪裂缝结构的非线性断裂力学数值分析模型——压剪钝裂缝带模型；并基于此模型，提出了一种新的求解方法——调整力向量法，可较方便地求解复杂的压剪断裂问题；并编制了相应的非线性有限元计算程序。进而对龙滩碾压混凝土重力坝的建基面和碾压层进行了压剪断裂过程分析，得到了裂缝的发展过程及相应的应力、应变场，并对软化模型作了计算比较分析；同时，得到了大坝各高程的材料强度储备系数。最后，得出大坝上游防渗措施和保证水平施工缝具有足够的抗渗要求是保证龙滩大坝稳定安全的关键的结论     

油气井压裂裂缝高度分析

按二维线弹性断裂力学理论,分别用解析法及有限元法分析了水力压裂过程中,原地应力、岩层性质和压裂液密度等因素对裂缝扩展的影响,提出了预测裂缝高度的方法和计算程序。     

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。     

基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

为了弥补传统有限元在处理复杂结构断裂参数数值计算中的不足,将小波有限元应用到断裂力学数值计算中,提出了一种新的基于小波有限元的虚拟裂纹闭合法。该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,利用虚拟裂纹闭合法计算能量释放率和应力强度因子。将计算结果与传统有限元和ANSYS模拟结果比较。结果表明:2个小波单元求解结果与传统有限元和ANSYS模拟结果基本吻合,与解析解相对误差不超过3%,表明该方法具有计算量小、方法简便和计算精度高的优点,为工程中复杂结构断裂参数数值计算提供了一种新方法。     

混凝土虚拟裂缝模型的有限差分法分析

本文用有限差分法于虚拟裂缝模型,分析了混凝土三点弯曲切口梁中裂缝的扩展至断裂的全过程。所得的结果与有限元法和实验结果吻合较好,表明该法是混凝土断裂力学研究的有效数值方法之一。文中分析了不同的几何尺寸、材料参数对混凝土断裂能G_f的影响,可供实验测定断裂能数据分析时参考。     

Hydro-mechanical modeling of impermeable discontinuity in rock by extended finite element method

The extended finite element method(XFEM) is a numerical method for modeling discontinuities within the classical finite element framework. The computation mesh in XFEM is independent of the discontinuities, such that remeshing for moving discontinuities can be overcome. The extended finite element method is presented for hydro-mechanical modeling of impermeable discontinuities in rock. The governing equation of XFEM for hydraulic fracture modeling is derived by the virtual work principle of the fracture problem considering the water pressure on crack surface. The coupling relationship between water pressure gradient on crack surface and fracture opening width is obtained by semi-analytical and semi-numerical method. This method simplifies coupling analysis iteration and improves computational precision. Finally, the efficiency of the proposed method for modeling hydraulic fracture problems is verified by two examples and the advantages of the XFEM for hydraulic fracturing analysis are displayed.     

含裂纹结构模态分析的小波有限元法

针对常规有限元在描述裂纹尖端附近应力场方面的不足,提出了基于四边形奇异等参元的小波有限元新方法,该方法将小波有限元和断裂力学理论相结合,建立了含裂纹结构的小波有限元模型,推导了小波单元和裂纹单元的单元刚度矩阵,求解了该结构的前四阶固有频率及振型.将计算结果与ANSYS分析结果比较可知:采用小波单元的求解结果优于900个plane183单元,与1600个plane183单元求解结果吻合,相对误差不超过2%.这表明该方法可用较少单元获得较高计算精度,适宜工程奇异性问题的求解,具有一定的工程应用价值.     

Simulation of PFZ on intergranular fracture based on XFEM and CPFEM

A unit cell including the matrix, precipitation free zone(PFZ) and grain boundary was prepared, and the crystal plasticity finite element method(CPFEM) and extended finite element method(XFEM) were used to simulate the propagation of cracks at grain boundary. Simulation results show that the crystallographic orientation of PFZ has significant influence on crack propagation, which includes the crack growth direction and crack growth velocity. The fracture strain of soft orientation is larger than that of hard orientation due to the role of reducing the stress intensity at grain boundary in intergranular brittle fracture. But in intergranular ductile fracture, the fracture strain of soft orientation may be smaller than that of hard orientation due to the roles of deformation localization.     

圆柱壳裂纹故障的计算机仿真分析

应用有限元仿真法和断裂力学理论，对门座起重机筒形支柱（壳体）结构上出现的裂纹故障进行了动力仿真分析，得到了裂纹发生的位置、扩展方向、开裂角及断口的形状．结果表明，采用此种方法对结构裂纹故障进行扩展过程的仿真再现是可行的     

单元类型对疲劳裂纹二维弹塑性有限元模型的影响

用弹塑性有限元方法,以较少的单元建立模拟循环载荷下高强铝合金疲劳裂纹扩展的二维模型,计算塑性区尺寸、裂尖应力场及位移场等裂尖参数的有限元结果,与断裂力学和弹塑性力学公式计算的理论值进行比较,利用ABAQUS软件,分析不同单元类型对裂尖参数的影响,确定不同条件下计算精度较高的单元类型。     

钢筋混凝土结构三维非线性有限元裂缝追踪计算探讨

用有限元法在计算机上对钢筋混凝土结构裂缝的产生与发展进行数值模拟时,有限元模型的选取至关重要,采用不同的有限元模型模拟出来的结果相差较大.本文针对钢筋混凝土结构的裂缝分析,提出了考虑箍筋和受压钢筋作用的三维有限元分析模型,同时引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系,对钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元应力分析及裂缝开裂过程追踪;并与试验结果进行比较,吻合较好;说明考虑了箍筋作用的有限元模型对钢筋混凝土结构裂缝分析来说是较为合理的有限元模型.     

典型结构件疲劳寿命分析研究

为建立疲劳裂纹对典型结构件性能影响的机理性模型,解决疲劳分析问题,以飞机的典型部件机翼为研究对象,建立了机翼的变幅载荷谱.基于弹塑性断裂力学,进行了机翼裂纹的扩展分析,利用多自由度动态有限元解析理论,进行了机翼的工作状态模拟和疲劳断裂分析,并给出了裂纹寿命预测的公式以预测构件的裂纹寿命.     

海洋立管焊接接头的断裂参量J积分研究

针对深水海洋立管的特点,采用弹塑性有限元计算方法,对裂纹深度、长度、管道径厚比等因素对海洋立管断裂参量J积分的影响进行了研究,并在此基础上分析不同焊接接头组配在加载过程中的断裂性能。结果表明,焊接接头J积分值与全母材是有所差异的。因此,在海洋立管焊接结构安全评定中,除考虑不同裂纹深度、长度、管道径厚比对海洋立管的影响外,还必须考虑焊缝组配对焊接接头断裂参量的影响。     

扩展有限元法求解应力强度因子

在常规有限元单元形函数中加入模拟裂纹不连续位移场的跳跃函数,在裂纹尖端构造反映位移场奇异性的裂尖增强函数,采用相互作用积分法求得裂尖应力强度因子．算例结果表明,扩展有限元方法在分析断裂力学问题时具有计算精度高,对有限元网格依赖性小,操作简便等优点．     

三维应力混凝土开裂应力计算方法的探讨

在钢筋混凝土非线性有限元分析中，混凝土裂缝计算模型常采用片状裂缝模式，以此模式为基础建立的有限元单元中，混凝土开裂后应考虑到应力的重分布，就应力重分布对各种破坏形态作了一般性的计算。     

沥青路面多裂纹断裂分析

沥青路面通常在表面裂纹和基础裂纹共存状况下服务。基于断裂力学理论,采用无网格伽辽金/有限元耦合法,对同时含有面层表面裂纹和基层底面裂纹的沥青路面进行了断裂分析,研究了行车荷载行驶过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。结果显示,在车轮荷载行驶通过基层底面裂纹上方的过程中,基层底面裂纹的复合型应力强度因子K＊存在一个最大极值,且这个最大值不是出现在车轮荷载位于基层正上方的时候;表面裂纹的应力强度因子K1和K2随着交通荷载驶近表面裂纹而逐渐增大,而且增大的速率也逐渐上升;相对于基层底面裂纹,表面裂纹受荷载位置影响更显著。     

体积压裂裂缝对地应力场干扰规律的研究

为了研究体积压裂在低渗透油藏的开发效果,采用有限元分析并利用Comsol对体积压裂过程中的地应力扰动进行模拟,分析了地应力的分布、裂缝长度、裂缝的净压力、简单缝和复杂缝对地应力扰动的影响,以及裂缝长度、弯缝与直缝的应力扰动及影响分析,获得了地应力扰动的影响因素与影响规律。研究表明:裂缝长度、裂缝净压力和裂缝形态是影响应力扰动的主控因素,应力扰动的幅度值与这些因素呈现正相关;同时建立了不同裂缝长度,最大和最小主应力扰动差值的图版,可用此图版来确定不同裂缝长度条件下复杂缝网产生的位置;直缝对弯缝的扰动值较直缝更小。     

Fracture behavior of epoxy asphalt pavement on steel bridges based on optical fiber sensing technology and numerical simulation

The distributed optical fiber sensing technology was used to investigate the fracture behavior of the Epoxy Asphalt Mixture. The spatial distribution and variation of the strain development with crack propagation were acquired using the brillouin optical time-domain reflectometer through the loading experiments of the composite beam structure. In addition, a finite element model of the composite beam structure was developed to analyze the mechanical responses of the epoxy asphalt mixture using the extended finite element method. The experimental results show that the development of crack propagation becomes instable with the increase of the load, and larger loads will generate deeper cracks. Moreover, the numerical results show that the mechanical response of the crack tip changes with the crack propagation, and the worst areas that subjected to crack damage are located on both sides of the composite beam structure.     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

混凝土墙梁结构的非线性有限元分析

目前,墙梁结构广泛应用于工业与房屋建筑中.本文利用有限元程序进行墙梁非线性有限元分析,对比非预应力和预应力墙梁结构的应变情况,并针对不同高跨比的墙梁结构,研究其应变的分布情况.为墙梁结构的抗裂性能的研究提供了理论支撑,为工程实践提供了有益的帮助.