内聚力和扩展有限元方法在裂纹扩展模拟中的应用研究

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1、分类号Q三垒鱼：!UDC硕士学位论文内聚力和扩展有限元方法在裂纹扩展模论文答辩日期拟中的应用研究李卓2Q131Q5122学位授予日期2013．06．26J删跑舢删删删舢舢删舢Y2406772广西大学学位论文原创性和使用授权声明本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均己在论文中作了明确说明。

2、本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：口保密，在年解密后适用授权。团不保密。(请在以上相应方框内打“√”)论文作者签名：力易日期：伽f弓．6．万指导教师签名：噶笔缉獭日期：勿I多．f．设内聚力和扩展有限元方法在裂纹扩展模拟中的

3、应用研究摘要回顾了内聚力和扩展有限元方法的基本原理与概念，总结了扩展有限元方法的相关公式，研究目的是结合实验分析验证内聚力和扩展有限元方法在裂纹扩展模拟中的有效性和准确性，并揭示裂纹扩展和裂纹串接的控制因素。通过对含裂纹灰铸铁试件的试验和模拟，开展了以下研究并得到了一些可供参考的结论：1)采用内聚力方法分别研究了SiC基体中不含缺口和含缺口的C／SiC复合材料纤维束在热诱导作用下的界面裂纹演化过程，考虑了模型参数的影响和准则的影响。发现SiC基体中的缺口的存在对C纤维和SiC基体内的应力分布以及界面裂纹的起始位置有

4、明显影响，如果改变内聚力模型参数，则主要影响其径向应力的分布。2)对含单边裂纹和双边错位裂纹试件灰铸铁试件进行了单轴拉伸试验，得到试件中裂纹扩展与交汇受初始裂纹长度和裂尖纵向距离影响的规律。初始裂纹的长度越长，裂纹越早开始扩展。对应于较低的拉伸载荷，双边平行裂纹的纵向距离越大，裂纹扩展的相互影响越小；距离越小时，裂纹会相互影响而使裂纹发生弯折扩展。3)建立了灰铸铁的含裂纹体的扩展有限元分析模型，分析表明XFEM方法可以合理地模拟含裂纹体试件的断裂过程，对含双边平行错位裂纹的模拟结果也比较理想，与实验结果接近，能够较

5、好地揭示裂纹的串接规律。模拟结果显示，双边平行裂纹轴向距离较大时，裂纹各自沿水平方向扩展；随着轴向距离的减小，两裂纹扩展相互影响使裂纹弯曲扩展，模拟结果与试验结果规律一致。关键词：裂纹内聚力模型扩展有限元数值模拟裂纹串接THEAPPLICATIONOFCZMANDXFEMMETHODSONCRACKPROPAGATIONSIMULATIONABSTRACTThisthesisintroducedthebasicprinciplesofcohesivezonemodelandextendedfiniteelement

6、method，anddeftvedthetheoreticalformulaofextendedfiniteelementmethod．TheaimsofthisdissertationcomparedwithtestsaretoconfirmtheTheeffectivenessofthecohesivezonemodelandextendedfiniteelementmethodoncrackpropagationsimulation，andinvestigatethecrackpropagationbehav

7、iorandlinkagemechanismsofcracks．Basedonexperimentalandsimulationstudy，themostimportantconclusionswereresaerchedasfollows：1)CohesivezonemethodwithoutgapsandnotchinSiCmatrixofC／SiCbundlemodelwerepresentedtoinvestigatethepropagationofinterfacecrackinducedbytemper

8、aturechanges．ThematrixgapmaychangethestressdistributionofCfibersandSiCmatrix．theinterfacecrackextendedmorereflectedintheradialdirection．2)ThesimulationofGreycastironwithacrackedbod