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从位移场反演粘性断裂特性。 (英语) Zbl 1428.74195号

摘要:内聚区模型(CZM)是准脆性材料断裂有限元模拟的关键技术;然而,其本构关系通常是由全球测量值经验确定的。获得内聚关系的一种更令人信服的方法是通过实验确定裂纹分离和裂纹表面牵引力之间的关系。光弹性和数字图像相关(DIC)等实验力学的最新发展使得能够精确测量整个场表面位移。裂纹表面的内聚应力不能直接测量,但可以通过裂纹表面附近的位移场间接确定。因此,为了充分利用测量的位移场来提取内聚关系,提出了一个反问题。由于本文的重点是开发一个有效解决反问题的框架,因此使用了从有限元分析(FEA)获得的合成位移场数据。首先,通过假设具有几个控制参数的内聚关系,解决了一个直接问题,以获得在一定载荷水平下的完整综合位移场。然后假设计算的位移场已知,而内聚关系通过无约束、无导数的Nelder-Mead(N-M)优化方法在反问题中求解。使用具有任意数量控制点的线性和三次样条来表示CZM的形状。通过引入障碍项,保证了N-M方法的无约束性和CZM形状的物理有效性。进行了全面的数值试验,研究了逆过程对实验误差的敏感性。结果表明,即使在较高的实验误差水平下,计算的CZM仍然可以很好地估计,这表明了所提方法的实用性。本文介绍的技术可以推广到使用有限元方法从整个位移场计算其他内部或边界应力。

MSC公司:

74兰特 脆性断裂
74G75型 平衡固体力学中的反问题
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
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全文: 内政部

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