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地震过程中新生断层破裂的扩展有限单元法(XFEM)模拟 被引量:1
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作者 崔泽飞 朱守彪 《地球物理学报》 北大核心 2025年第2期564-577,共14页
地震破裂过程的数值模拟通常是假定破裂发生在先存断层上.但是,实际地震过程中,除了沿着先存断层产生自发破裂外,很有可能会产生新的破裂.为此,本文将传统有限元与扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,XFEM)相结合,首先利用... 地震破裂过程的数值模拟通常是假定破裂发生在先存断层上.但是,实际地震过程中,除了沿着先存断层产生自发破裂外,很有可能会产生新的破裂.为此,本文将传统有限元与扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,XFEM)相结合,首先利用传统有限元方法模拟先存断层上的自发破裂过程,随后采用扩展有限元方法模拟不同介质(内摩擦角分别为0°、22.5°和45°)中,由于先存断层破裂造成的断层尖端应力集中导致的新生破裂过程.当内摩擦角为0°时,2条新生破裂与先存断层走向之间的夹角分别为0°和90°;当内摩擦角为22.5°时,该夹角变为11.25°和78.75°;当内摩擦角为45°时,该夹角变为22.5°和67.5°.在这三种情形下,新生的2条破裂,相互垂直,但破裂特征(破裂长度及破裂速度)不同,与先存断层之间的夹角越小的新生破裂,其扩展距离越远,扩展速度也更快(甚至为超剪切破裂).此外,在模拟结果中,岩石强度越低,断层扩展的长度越长,扩展速度也越快.本研究对于地震破裂全过程的数值模拟、深刻认识地震震源过程、断层生长以及地震灾害评估等有着重要的科学意义. 展开更多
关键词 有限元单元法 扩展有限元法(xfem) 断层自发破裂 新生断层破裂 内摩擦角
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基于XFEM的大型空心转轴初始裂纹尺寸的估计方法
2
作者 唐清弟 吴显良 +4 位作者 李林枝 董士谦 刘子超 陈杰 蒋旭 《重型机械》 2025年第2期55-60,共6页
大型空心转轴被广泛运用于各类重型起重机械当中,在实际运行中需承受大量循环疲劳载荷,且其完整性可能被破坏,因此存在疲劳失效的风险。为了准确掌握转轴寿命信息、及时消除起重机结构安全隐患,借助Abaqus软件的扩展有限元方法(XFEM),... 大型空心转轴被广泛运用于各类重型起重机械当中,在实际运行中需承受大量循环疲劳载荷,且其完整性可能被破坏,因此存在疲劳失效的风险。为了准确掌握转轴寿命信息、及时消除起重机结构安全隐患,借助Abaqus软件的扩展有限元方法(XFEM),对裂纹空心转轴进行建模仿真,探讨了不同初始裂纹尺寸对刚度的影响,并通过测取不同初始裂纹尺寸的转轴两端角位移差,同健康转轴角位移差对比计算出刚度的变化,代替传统无损检测评估损伤转轴初始裂纹尺寸的方法,用于进行疲劳裂纹剩余寿命计算,实现大型机械设备主传动轴寿命的健康监测。 展开更多
关键词 大型空心转轴 初始裂纹尺寸 ABAQUS 扩展有限元法(xfem) 健康监测
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XFEM-MITC9板单元构造及含孔洞板结构分析
3
作者 陈晗昱 轩建平 +1 位作者 肖骁 张石顺 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期88-94,132,共8页
针对传统有限元法在求解含不同形状孔洞的薄板结构问题时存在材料不连续、网格划分困难、网格扭曲以及剪切自锁等问题,结合扩展有限元(XFEM)理论与张量分量混合插值(MITC)板壳有限元理论,构造一种新的XFEM-MITC9板单元.该单元使用水平... 针对传统有限元法在求解含不同形状孔洞的薄板结构问题时存在材料不连续、网格划分困难、网格扭曲以及剪切自锁等问题,结合扩展有限元(XFEM)理论与张量分量混合插值(MITC)板壳有限元理论,构造一种新的XFEM-MITC9板单元.该单元使用水平集函数描述结构体中的不连续边界,根据单元与孔洞边界相对关系选择不同的数值积分方案,对横向剪切应变进行混合插值处理计算单元的刚度矩阵.在实际算例中,设计MINDLIN,MITC9和XFEM-MITC9板单元有限元程序,求解含不同尺寸和形状孔洞的薄板静力学与模态问题.结果表明:对比自动动态增量非线性分析(ADINA)软件计算结果,XFEM-MITC9板单元计算误差小于2%,可以避免剪切自锁现象;数值算例验证了XFEM-MITC9板单元相关算法的可行性,提高了对含孔洞板壳问题求解的便利性. 展开更多
关键词 xfem-MITC9板单元 水平集法 数值积分方案 模态分析 有限元网格划分
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基于XFEM的损伤扩展模拟 被引量:11
4
作者 尹冠生 周肖飞 《长安大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期68-72,共5页
材料裂缝的扩展是一个经典的不连续问题,采用常规的有限元方法难以实现裂缝扩展过程的仿真模拟。为了解决常规方法的诸多弊端,XFEM方法引入水平集函数描述裂缝形态,实现了裂缝在单元内部的萌生与发展,解决了传统方法只能依赖单元生死来... 材料裂缝的扩展是一个经典的不连续问题,采用常规的有限元方法难以实现裂缝扩展过程的仿真模拟。为了解决常规方法的诸多弊端,XFEM方法引入水平集函数描述裂缝形态,实现了裂缝在单元内部的萌生与发展,解决了传统方法只能依赖单元生死来模拟裂缝扩展的难题。在扩展有限元方法基本原理的基础上,以ABAQUS为平台,利用XFEM方法模拟了弹性力学经典解中的有限大平板的裂缝问题,验证了XFEM方法的有效性;同时,模拟了三点弯梁的裂缝扩展过程。结果表明:扩展有限元方法能够有效地进行开裂过程仿真,逼真地模拟出裂缝的扩展行为,不受单元边界的制约,无需单元的局部加密,有效地减少了单元数量,节约了计算成本,为解决实际复杂问题提供了方便的途径。 展开更多
关键词 力学 xfem 数值方法 ABAQUS 裂纹扩展模拟
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扩展有限元法(XFEM)及其应用 被引量:136
5
作者 李录贤 王铁军 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期5-20,共16页
扩展有限元法(extendedfiniteelementmethod,XFEM)是1999年提出的一种求解不连续力学问题的数值方法,它继承了常规有限元法(CFEM)的所有优点,在模拟界面、裂纹生长、复杂流体等不连续问题时特别有效,短短几年间得到了快速发展与应用.XFE... 扩展有限元法(extendedfiniteelementmethod,XFEM)是1999年提出的一种求解不连续力学问题的数值方法,它继承了常规有限元法(CFEM)的所有优点,在模拟界面、裂纹生长、复杂流体等不连续问题时特别有效,短短几年间得到了快速发展与应用.XFEM与CFEM的最根本区别在于,它所使用的网格与结构内部的几何或物理界面无关,从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格剖分所带来的困难,模拟裂纹生长时也无需对网格进行重新剖分.重点介绍XFEM的基本原理、实施步骤及应用实例等,并进行必要的评述.单位分解概念保证了XFEM的收敛,基于此,XFEM通过改进单元的形状函数使之包含问题不连续性的基本成分,从而放松对网格密度的过分要求.水平集法是XFEM中常用的确定内部界面位置和跟踪其生长的数值技术,任何内部界面可用它的零水平集函数表示.第2和第3节分别简要介绍单位分解法和水平集法;第4节和第5节介绍XFEM的基本思想、详细实施步骤和若干应用实例,同时修正了以往文献中的一些不妥之处;最后,初步展望了该领域尚需进一步研究的课题. 展开更多
关键词 水平集法 连续 集函数 单位分解法 收敛 裂纹尖端 剖分 物理 力学问题 几何
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基于XFEM与Cohesive模型分析PBX裂纹产生与扩展 被引量:16
6
作者 黄西成 李尚昆 +4 位作者 魏强 田荣 陈成军 王理想 柳明 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期694-700,共7页
利用扩展有限元法(XFEM)分析PBX-9502带孔板状试件在整体压缩下由局部裂纹萌生到裂纹扩展全过程的开裂破坏机理。采用应力状态相关的强度面、非关联流动法则及Cohesive模型,描述了材料在复杂应力状态下的非线性本构行为以及材料的破坏... 利用扩展有限元法(XFEM)分析PBX-9502带孔板状试件在整体压缩下由局部裂纹萌生到裂纹扩展全过程的开裂破坏机理。采用应力状态相关的强度面、非关联流动法则及Cohesive模型,描述了材料在复杂应力状态下的非线性本构行为以及材料的破坏行为。进行了数值模拟结果与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)试验结果的对比。结果表明,含孔洞的平板在整体压应力环境下孔洞周围产生局部拉伸应力,这种拉伸条件导致局部裂纹萌生。数值模拟的裂纹发展趋势与试验结果相吻合,包括裂纹时程的整体走势和拐点、启裂时刻、裂纹初期扩展速度等。基于扩展有限元方法和内聚模型法,可模拟高聚物粘结炸药(PBX)含能材料的裂纹萌生、扩展。 展开更多
关键词 扩展有限元(xfem) Cohesive模型 高聚物粘结炸药(PBX) 裂纹 扩展 机理
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基于XFEM的强震区砼重力坝开裂与配筋抗震措施研究 被引量:12
7
作者 张社荣 王高辉 +1 位作者 庞博慧 杜成波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期137-142,共6页
已有震害表明,混凝土坝遭遇强烈地震将不可避免地产生开裂。扩展有限元法(XFEM)通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于扩展有限元模型,采用合理的... 已有震害表明,混凝土坝遭遇强烈地震将不可避免地产生开裂。扩展有限元法(XFEM)通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于扩展有限元模型,采用合理的地震波动模型对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了分析;针对大坝破坏情况,应用嵌入式滑移模型模拟了混凝土重力坝配筋前后的地震响应和破坏状况,据此评价局部配筋的抗震效果。研究表明,局部配置抗震钢筋虽无法防止裂缝的发生,但可有效限制坝体裂缝的开裂扩展范围及深度,减少裂缝的开度,有效改善坝体的抗震性能。 展开更多
关键词 混凝土重力坝 抗震措施 扩展有限元 破坏模式 裂纹扩展
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XFEM及其在正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展中的应用 被引量:5
8
作者 渠昱 曾勇 +1 位作者 顾安邦 杜柏松 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第4期21-27,共7页
为了研究某大桥扁平钢箱梁正交异性钢桥面板模型试验中出现裂纹的原因,根据试验模型创建了三维扩展有限元(XFEM)模型进行整节段数值计算,利用不连续伽辽金扩展有限元(DG-XFEM)对裂纹扩展进行了模拟。结果表明:弧形开孔与U肋连接附近为... 为了研究某大桥扁平钢箱梁正交异性钢桥面板模型试验中出现裂纹的原因,根据试验模型创建了三维扩展有限元(XFEM)模型进行整节段数值计算,利用不连续伽辽金扩展有限元(DG-XFEM)对裂纹扩展进行了模拟。结果表明:弧形开孔与U肋连接附近为高应力区,该高应力与几何不连续、焊接缺陷引起的应力集中及残余应力等不利因素叠加,使得弧形开孔与U肋连接附近成为疲劳最敏感的部位,即疲劳裂纹产生地;裂纹扩展的初始阶段与主应力等值线垂直,沿最大主应力方向扩展;裂纹出现的位置、扩展路径和长度与试验结果符合很好,与实际桥梁裂纹出现的位置和形态基本一致,也与裂纹扩展的基本理论一致。 展开更多
关键词 桥梁工程 扩展有限元 不连续伽辽金扩展有限元 正交异性钢桥面板 疲劳裂纹扩展 横隔板弧形开孔
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基于XFEM法的Ti/TiC叠层复合材料裂纹扩展有限元分析 被引量:4
9
作者 龙文元 季松 汪正飞 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2019年第9期929-932,共4页
基于扩展有限元法(XFEM),模拟研究了Ti/TiC叠层复合材料在一定约束和载荷作用下断裂时的裂纹扩展行为,并验证了模拟结果的准确性和有效性。研究表明,Ti/TiC叠层复合材料表现出逐层断裂的特性,裂纹呈Z字形路径扩展。裂纹在扩展过程中,扩... 基于扩展有限元法(XFEM),模拟研究了Ti/TiC叠层复合材料在一定约束和载荷作用下断裂时的裂纹扩展行为,并验证了模拟结果的准确性和有效性。研究表明,Ti/TiC叠层复合材料表现出逐层断裂的特性,裂纹呈Z字形路径扩展。裂纹在扩展过程中,扩展方向会发生偏转,在一定程度上延长其扩展路径,消耗了大量的断裂功,从而增强了材料的断裂韧度,并具有更高的安全性和稳定性。载荷达到336.7N时,复合材料在Ti层发生一次启裂,其最大主应力值为3 048.65MPa,此时复合材料并没有完全失效。当载荷值为392.5N时,复合材料在TiC层发生二次启裂,最大主应力值达到4 557.54MPa时,复合材料才开始完全失效。 展开更多
关键词 叠层复合材料 扩展有限元法 断裂力学 裂纹扩展
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基于XFEM的混凝土开裂数值模拟研究 被引量:15
10
作者 董玉文 任青文 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第1期36-40,155,共6页
扩展有限元法(XFEM)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混凝土开裂、裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了含初始裂纹的混凝土试件... 扩展有限元法(XFEM)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混凝土开裂、裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了含初始裂纹的混凝土试件和重力坝的开裂扩展过程,分析了其位移、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裂纹扩展分析中的独特优势。 展开更多
关键词 扩展有限元 混凝土 裂纹扩展 数值模拟
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基于XFEM的平板斜裂纹动态扩展数值模拟 被引量:5
11
作者 彭英 杨平 柯叶君 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2019年第2期222-225,共4页
基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS研究了含斜裂纹矩形板的动态裂纹扩展过程,并讨论了裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式等影响参数对裂纹扩展路径的影响.数值计算结果表明,拉伸冲击载荷下平板斜裂纹基本是按Ⅰ型裂纹... 基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS研究了含斜裂纹矩形板的动态裂纹扩展过程,并讨论了裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式等影响参数对裂纹扩展路径的影响.数值计算结果表明,拉伸冲击载荷下平板斜裂纹基本是按Ⅰ型裂纹形式沿直线扩展,改变裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式不会对裂纹扩展路径产生显著影响,但是对裂纹扩展速度会有明显影响. 展开更多
关键词 扩展有限单元法 斜裂纹 动态裂纹扩展 影响参数
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基于XFEM的加筋板动态裂纹扩展研究 被引量:2
12
作者 彭英 杨平 +1 位作者 柯叶君 姜伟 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2019年第3期443-446,451,共5页
基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS,结合最大主应力准则及损伤型的本构关系,对含裂纹加筋板结构的动态裂纹扩展过程展开了系列数值模拟研究,并分析了网格尺寸、加强筋高度,以及裂纹长度对裂纹扩展过程的影响.计算结果表明... 基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS,结合最大主应力准则及损伤型的本构关系,对含裂纹加筋板结构的动态裂纹扩展过程展开了系列数值模拟研究,并分析了网格尺寸、加强筋高度,以及裂纹长度对裂纹扩展过程的影响.计算结果表明,冲击拉伸载荷作用下,裂纹在加强筋和板中交替扩展;网格尺寸对计算结果精度的影响明显;增加加强筋高度、减小裂纹长度可以延迟裂纹开始扩展的时间,并且对于减小裂纹在板中的扩展长度十分有利. 展开更多
关键词 扩展有限单元法 含裂纹加筋板 动态裂纹扩展
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基于XFEM的裂纹扩展分析 被引量:8
13
作者 刘长虹 李洪升 彭军 《上海工程技术大学学报》 CAS 2010年第3期218-220,共3页
采用ABAQUS/Standard对生产线中的一个易损件进行了三维有限元分析.根据结构受力状态,将该结构简化成一个平面应力的裂纹扩展模型,并采用目前最新的有限元裂纹扩展技术(XFEM)计算结构的裂纹扩展情况.计算结果表明,有限元计算与实际结构... 采用ABAQUS/Standard对生产线中的一个易损件进行了三维有限元分析.根据结构受力状态,将该结构简化成一个平面应力的裂纹扩展模型,并采用目前最新的有限元裂纹扩展技术(XFEM)计算结构的裂纹扩展情况.计算结果表明,有限元计算与实际结构裂纹扩展情况一致.同时,根据计算结果提出了结构改进的设计建议. 展开更多
关键词 有限元裂纹扩展 有限元法 裂纹扩展
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基于XFEM的切槽炮孔定向断裂爆破数值模拟 被引量:1
14
作者 李清 郭洋 +3 位作者 张垒志 徐文龙 张江雨 常旭 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第13期83-87,共5页
应用ABAQUS扩展有限元(XFEM)模拟了切槽炮孔定向断裂爆破时爆生裂纹沿切槽方向和非切槽方向的起裂、扩展和止裂。结果表明:切槽方向爆生裂纹的起裂时间比非切槽方向早10μs;裂纹扩展速度较非切槽方向具有明显的阶段性,可分为加速扩展、... 应用ABAQUS扩展有限元(XFEM)模拟了切槽炮孔定向断裂爆破时爆生裂纹沿切槽方向和非切槽方向的起裂、扩展和止裂。结果表明:切槽方向爆生裂纹的起裂时间比非切槽方向早10μs;裂纹扩展速度较非切槽方向具有明显的阶段性,可分为加速扩展、失稳扩展和减速扩展3个阶段;裂纹的止裂时间比非切槽方向晚60μs。在裂纹扩展阶段,切槽方向在失稳扩展阶段爆生裂纹的平均速度为1343 m/s,非切槽方向爆生裂纹的平均速度为600 m/s,仅为切槽方向爆生裂纹平均速度的44%,说明切槽有利于爆炸能量释放,增加爆生裂纹的扩展速度。切槽方向和非切槽方向爆生裂纹扩展的平均距离分别为124 mm和45 mm,说明切槽对爆生裂纹的扩展有明显的导向作用。XFEM能够正确模拟切槽爆破爆生裂纹的扩展,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 扩展有限元 定向断裂爆破 切槽炮孔 爆生裂纹
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基于XFEM钢桥面板-U肋焊缝疲劳裂纹扩展规律及其影响因素分析 被引量:2
15
作者 王占飞 韩迎秋 +1 位作者 何志成 王维 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第4期689-698,共10页
目的研究正交异性钢桥面板与U肋焊缝在循环荷载作用下萌生于焊趾、焊跟处的疲劳裂纹扩展规律及影响因素。方法基于扩展有限单元法(XFEM),利用ABAQUS有限元软件建立了3U肋正交异性板数值分析模型,通过引入初始裂纹长度、面板厚度、应力... 目的研究正交异性钢桥面板与U肋焊缝在循环荷载作用下萌生于焊趾、焊跟处的疲劳裂纹扩展规律及影响因素。方法基于扩展有限单元法(XFEM),利用ABAQUS有限元软件建立了3U肋正交异性板数值分析模型,通过引入初始裂纹长度、面板厚度、应力比三个变量参数,分析评价这些参数变化对焊趾、焊跟处的疲劳裂纹扩展规律及疲劳寿命影响程度。结果初始裂纹长度由0.5 mm增加至1.5 mm、面板厚度由14 mm增加至20 mm、应力比由0.1增加至0.8时,焊趾处裂纹疲劳寿命分别减少46.6%、提高797%、提高364%,焊跟处裂纹疲劳寿命分别减少51.2%、提高425%、提高351%。结论XFEM能准确预测面板与U肋焊缝疲劳细节的疲劳裂纹扩展路径及其疲劳寿命;初始裂纹长度越长、面板厚度和应力比越小,疲劳裂纹的扩展速率愈快、相应的疲劳寿命越小。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 疲劳细节 扩展有限元 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命
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基于XFEM的寒潮作用下水闸开裂性状分析 被引量:4
16
作者 吕杨 张社荣 +1 位作者 于茂 李宏璧 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期95-100,共6页
水闸普遍存在着可见和不可见的裂缝,带裂缝工作是水闸的常态,当受到寒潮的影响时,已有的细微裂缝会连通、扩展,甚至贯穿整个闸墩,严重影响结构的安全性和耐久性。扩展有限元法(XFEM)通过富集非连续位移模式,使得非连续位移场的表征独立... 水闸普遍存在着可见和不可见的裂缝,带裂缝工作是水闸的常态,当受到寒潮的影响时,已有的细微裂缝会连通、扩展,甚至贯穿整个闸墩,严重影响结构的安全性和耐久性。扩展有限元法(XFEM)通过富集非连续位移模式,使得非连续位移场的表征独立于单元边界,可有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于XFEM并结合热力耦合,研究了水闸在不同初始温度下,遭遇不同降温幅度及历时的寒潮作用时的渐进开裂破坏过程,并与某实际工程的开裂情况进行对比,数值模拟结果与现场情况基本吻合。研究结果表明,水闸遭遇寒潮时,靠近闸墩表面的温度与外界温度变化基本一致,靠近闸墩中心的温度变化较小,闸墩内外温差随着寒潮强度的增强而增大;闸墩混凝土的内表温差和约束是导致闸墩开裂的根本原因;裂缝分布在上下游墩头与底板相交的位置,随着寒潮强度的增强,裂缝与底板的夹角、长度及深度也随之增大,对水闸结构的不利影响也越大。因此,寒潮来临时应做好安全监测及混凝土防护工作,控制闸墩的温降以防止裂缝的开展。 展开更多
关键词 水闸 混凝土开裂 寒潮 扩展有限元法(xfem) 温降 耐久性
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基于XFEM-CZM耦合法的胶接接头裂纹扩展分析及强度预测 被引量:3
17
作者 周伟 张超 甘淑媛 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2121-2130,共10页
采用扩展有限元法(XFEM)和内聚力模型(CZM)相耦合的方法,分析胶接接头胶层内部裂纹扩展、界面脱粘分层现象。采用内聚力单元和内聚力接触描述胶层/板材界面,建立单/双搭接接头有限元模型。预测拉伸载荷下接头的强度性能并与已有试验数... 采用扩展有限元法(XFEM)和内聚力模型(CZM)相耦合的方法,分析胶接接头胶层内部裂纹扩展、界面脱粘分层现象。采用内聚力单元和内聚力接触描述胶层/板材界面,建立单/双搭接接头有限元模型。预测拉伸载荷下接头的强度性能并与已有试验数据对比分析,验证XFEM-CZM耦合法的可行性及内聚力单元和内聚力接触2种界面建模方法的有效性。模拟裂纹从胶层内部扩展至胶层/板材界面并引起界面脱粘分层的过程,分析其损伤失效机理。讨论初始裂纹长度和界面刚度、强度及应变能释放率对胶接接头强度性能的影响。结果表明:胶接接头强度随初始裂纹长度增加而降低,且在双搭接接头模型中表现更为明显;界面刚度、强度对胶接接头强度影响较大而应变能释放率的影响较小。 展开更多
关键词 胶接接头 扩展有限元法(xfem) 内聚力模型(CZM) 裂纹 界面脱粘
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基于XFEM的双裂隙岩体冻胀裂纹扩展数值模拟研究 被引量:2
18
作者 牛帅帅 罗学东 +1 位作者 周盛涛 蒋楠 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第1期73-80,共8页
为研究冻胀荷载对双裂隙岩体裂纹扩展及贯通机制的影响,文章基于扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),分析冻胀力作用下不同岩桥参数双裂隙试样的裂纹扩展特征和破坏形式,探究在冻胀力和侧向卸荷共同作用下双裂隙试样的... 为研究冻胀荷载对双裂隙岩体裂纹扩展及贯通机制的影响,文章基于扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),分析冻胀力作用下不同岩桥参数双裂隙试样的裂纹扩展特征和破坏形式,探究在冻胀力和侧向卸荷共同作用下双裂隙试样的裂纹扩展贯通规律。结果表明:基于XFEM的数值模拟结果与试验中的裂纹扩展路径基本吻合,验证了XFEM能够有效地应用于双裂隙岩体的裂纹扩展模拟;非岩桥区冻胀裂纹的扩展方向与预制裂隙走向相同,而岩桥区裂纹的扩展方向受到冻胀应力的影响,裂纹扩展方向偏向于另一条预制裂隙位置;冻胀裂纹的扩展模式受到围压的影响,随着围压增加,侧向卸荷过程中裂纹扩展模式由拉张模式变成拉剪混合模式,裂纹扩展方向也发生偏转。研究方法和结果可为低温裂隙岩体裂纹扩展相关研究提供参考。 展开更多
关键词 裂纹扩展 扩展有限元 双裂隙岩体 岩桥贯通 卸荷试验
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基于XFEM的沥青加铺层材料的裂缝扩展 被引量:3
19
作者 彭璞 佘满汉 《公路工程》 北大核心 2012年第4期201-206,共6页
为了研究旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层材料在一定的荷载下的断裂和裂缝发展,采用ABAQUS的扩展有限元法(XFEM)对加铺的沥青混凝土材料进行了数值模拟分析,并结合数值模拟模型进行了相同情况下的裂缝扩展室内试验。结果表明XFEM的... 为了研究旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层材料在一定的荷载下的断裂和裂缝发展,采用ABAQUS的扩展有限元法(XFEM)对加铺的沥青混凝土材料进行了数值模拟分析,并结合数值模拟模型进行了相同情况下的裂缝扩展室内试验。结果表明XFEM的数值模拟分析所得数据与室内的试验所得数据具有良好的相关性。最后对实际路面结构进行了模拟分析。为研究沥青混凝土材料加铺的裂缝发展与荷载作用提供了可供参考的方法和数据。 展开更多
关键词 沥青混凝土加铺 扩展有限元法(xfem) 数值模拟分析 裂缝扩展
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Simulation of PFZ on intergranular fracture based on XFEM and CPFEM 被引量:4
20
作者 刘文辉 邱群 +1 位作者 陈宇强 唐昌平 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第10期2500-2505,共6页
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 th... 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. 展开更多
关键词 precipitation free zone(PFZ) intergranular fracture grain boundary extended finite element method(xfem) crystal plasticity
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