×

一种精确有效的基于X-FEM的准静态裂纹扩展再分析算法。 (英语) 兹比尔1481.74654

总结:本研究提出了一种基于扩展有限元法(X-FEM)的准静态线性裂纹扩展的特定再分析算法,称为分解更新再分析(DUR)。众所周知,在X-FEM模拟过程中,迭代步骤的数量通常非常大,因为需要小的裂纹增量来提高模拟的准确性。然而,根据X-FEM的特点,小裂纹增量仅影响附近单元,且仅导致每个迭代步骤刚度矩阵的局部变化。因此,提出了DUR方法,通过只计算平衡方程的变化部分来加速X-FEM求解过程。此外,局部更新策略可以有效地更新修改后的刚度矩阵和Cholesky因子分解。与其他重分析算法(如组合近似法(CA))相比,DUR方法更精确。数值算例表明,DUR方法以较高的精度显著提高了X-FEM的效率。

MSC公司:

74兰特 脆性断裂
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法

软件:

XFEM公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Wu,L。;刘,P。;Shi,C。;张,Z。;Bui,T.Q。;Jiao,D.,动态断裂分析的基于边缘的光滑扩展有限元法,应用。数学。型号。,40, 19-20, 8564-8579 (2016) ·Zbl 1471.74066号
[2] Yazid,A。;Abdelkader,N。;Abdelmadjid,H.,《计算断裂力学X-FEM的最新评论》,应用。数学。型号1。,33, 12, 4269-4282 (2009) ·Zbl 1172.74050号
[3] 布兰科,R。;Antunes,F.V。;Costa,J.D.,《裂纹扩展建模的3D-FE自适应重网格技术综述》,《工程分形》。机械。,141, 170-195 (2015)
[4] 桑塔纳,E。;Portela,A.,《疲劳裂纹扩展、相互作用和连接的双边界元分析》,《工程分析》。已绑定。元素,64,176-195(2016)·Zbl 1403.74221号
[5] 田中,S。;铃木,H。;Sadamoto,S。;Imachi,M。;Bui,T.Q.,用有效的无网格板公式分析裂纹剪切变形板,《工程分形》。机械。,144, 142-157 (2015)
[6] Khosravifard,A。;赫马蒂扬,M.R。;Bui,T.Q。;Do,T.V.,用无网格方法准确有效地分析稳态和扩展裂纹问题,Theor。申请。分形。机械。,87, 21-34 (2017)
[7] Nguyen-Xuan,H。;刘,G.R。;博尔达斯,S。;Natarajan,S。;Rabczuk,T.,具有任意阶奇异场的力学问题的自适应奇异ES-FEM,计算。方法应用。机械。工程,253,252-273(2013)·Zbl 1297.74126号
[8] 姜瑜。;刘,G。;Zhang,Y。;Chen,L。;Tay,T.,塑性断裂力学的奇异ES-FEM,计算。方法应用。机械。工程,200,45-46,2943-2955(2011)·Zbl 1230.74183号
[9] 刘,Z。;郑浩。;Sun,C.,《二维线弹性断裂基于区域分解的方法》,《工程分析》。已绑定。元素,66,34-48(2016)·Zbl 1403.74117号
[10] Zhang,H.H。;李立新。;安,X.M。;Ma,G.W.,《使用数值流形方法对二维裂纹扩展问题进行数值分析》,《工程分析》。已绑定。元素,34,1,41-50(2010)·Zbl 1244.74238号
[11] 曾强。;刘,Z。;徐,D。;Wang,H。;庄,Z.,用X-FEM模拟壳/固体耦合结构中的任意裂纹扩展,国际期刊数值。方法工程,106,12,1018-1040(2016)·Zbl 1352.74309号
[12] Belytschko,T。;格雷西,R。;Ventura,G.,材料建模的扩展/广义有限元方法综述,模型。模拟。马特。科学。工程,17,4,第043001条pp.(2009)
[13] Budyn,E。;Hoc,T。;Jonvaux,J.,使用X-FEM多尺度方法对人类皮质骨进行断裂强度评估和老化迹象检测,计算。机械。,42, 4, 579-591 (2008) ·Zbl 1301.74035号
[14] 奥尔蒂斯,M。;Pandolfi,A.,《三维裂纹扩展分析中的有限变形不可逆内聚元》,国际期刊数值。方法工程,44,9,1267-1282(1999)·Zbl 0932.74067号
[15] Belytschko,T。;Black,T.,最小重网格有限元中的弹性裂纹扩展,国际J数值。方法工程,45,5,601-620(1999)·Zbl 0943.74061号
[16] Dolbow,J。;Belytschko,T.,《无需重新网格的裂纹扩展有限元方法》,国际J数值。方法工程,46,1,131-150(1999)·兹比尔0955.74066
[17] Belytschko,T。;莫尔斯,N。;Usui,S。;Parimi,C.,《有限元中的任意不连续性》,国际数学家杂志。方法工程,50,4993-1013(2001)·Zbl 0981.74062号
[18] 北苏库马尔。;莫尔斯,N。;莫兰,B。;Belytschko,T.,《三维裂纹建模的扩展有限元法》,国际期刊数值。《工程方法》,48,11,1549-1570(2000)·Zbl 0963.74067号
[19] Stolarska,M。;肖普,D。;莫尔斯,N。;Belytschko,T.,在扩展有限元方法中通过水平集对裂纹扩展进行建模,Int.J.Numer。方法工程,51,8,943-960(2001)·Zbl 1022.74049号
[20] 徐,D。;刘,Z。;刘,X。;曾强。;庄,Z.,用增强扩展有限元法模拟动态裂纹分支,计算。机械。,54, 2, 489-502 (2014) ·Zbl 1398.74422号
[21] 宋,J-H;阿雷亚斯,P.M.A。;Belytschko,T.,《带虚拟节点的动态裂纹和剪切带扩展方法》,国际期刊数值。方法工程,67,6,868-893(2006)·Zbl 1113.74078号
[22] Huynh,D。;Belytschko,T.,复合材料断裂的扩展有限元方法,国际期刊数值。方法工程,77,2,214-239(2009)·Zbl 1257.74153号
[23] 卡吉亚诺,A。;Etse,G。;Martinelli,E.,纤维增强水泥基复合材料破坏行为的零厚度界面模型公式,计算。结构。,98-99, 23-32 (2012)
[24] 艾哈迈德。;范德米尔,F.P。;Sluys,L.J.,薄壳结构的几何非线性不连续类固体壳单元(DSLS),计算。方法应用。机械。工程,201-204,191-207(2012)·Zbl 1239.74049号
[25] 庄,Z。;Cheng,B.,一种用于模拟管道中任意裂纹扩展的新型强化CB壳元方法,科学。中国物理。机械。阿童木。,54, 8, 1520-1531 (2011)
[26] 阿雷亚斯,P。;Belytschko,T.,《使用XFEM对具有任意演变裂纹的壳体进行非线性分析》,国际期刊编号。方法工程,62,3,384-415(2005)·Zbl 1080.74043号
[27] Zilian,A。;Legay,A.,用于同时求解流体-结构相互作用的丰富空间-时间有限元法(EST),国际期刊数值。方法生物识别。工程师,75,3,305-334(2008)·Zbl 1195.74212号
[28] 北苏库马尔。;乔普,D.L。;莫尔斯,N。;Belytschko,T.,在扩展有限元方法中通过水平集建模孔和夹杂物,计算。方法应用。机械。工程,190,46,6183-6200(2001)·Zbl 1029.74049号
[29] 庄,Z。;Cheng,B.B.,双材料中I型亚界面裂纹扩展的平衡状态,国际分形杂志。,170,1,27-36(2011年)·Zbl 1283.74082号
[30] Chessa,J。;斯莫林斯基,P。;Belytschko,T.,凝固问题的扩展有限元法(XFEM),Int.J.Numer。方法工程,53,8,1959-1977(2002)·Zbl 1003.80004号
[31] 阿雷亚斯,P。;Belytschko,T.,通过局部单位分割的双尺度剪切带演化,国际期刊Numer。方法工程,66,5,878-910(2006)·Zbl 1110.74841号
[32] Belytschko,T。;Gracie,R.,《关于位错和界面的XFEM应用》,国际塑料杂志。,23, 10, 1721-1738 (2007) ·Zbl 1126.74046号
[33] Villanueva,C.H。;Maute,K.,三维结构拓扑优化的密度和水平集-XFEM方案,计算。机械。,54, 1, 133-150 (2014) ·兹比尔1384.74046
[34] 阿卜杜拉齐兹,Y。;Hamouine,A.,扩展有限元综述,计算。结构。,86, 11-12, 1141-1151 (2008)
[35] Fries,T.P。;Belytschko,T.,《扩展/广义有限元法:该方法及其应用概述》,国际期刊Numer。方法工程,84,3,253-304(2010)·Zbl 1202.74169号
[36] 佩斯,M.J。;Yeralan,S.N。;Davis,T.A。;Kim,N.H.,《使用增量Cholesky因子分解的精确重分析算法及其在裂纹扩展建模中的应用》,国际期刊Numer。方法工程,91,12,1358-1364(2012)
[37] Woodbury,M.A.,《反演修正矩阵》,备忘录代表,42,106,336(1950)
[38] 谢尔曼,J。;莫里森,W.J.,《与给定矩阵中一个元素的变化相对应的逆矩阵的调整》,《数学年鉴》。Stat.,21,1,124-127(1950)·Zbl 0037.00901号
[39] 宋,Q。;陈,P。;Sun,S.,有限元分析中局部非拓扑高阶结构修改的精确重分析算法,计算。结构。,143, 60-72 (2014)
[40] 刘海峰。;Wu,B.S。;Li,Z.G.,用附加自由度更新结构再分析的Cholesky因式分解方法,J.Eng.Mech。,140, 2, 384-392 (2014)
[41] 黄,G。;Wang,H。;Li,G.,局部修改的重分析方法及其在大规模问题中的应用,结构。多学科。最佳。,49, 6, 915-930 (2013)
[42] Fleury,C.,结构优化中的一阶和二阶凸近似策略,结构。最佳。,1, 1, 3-10 (1989)
[43] 哈夫特卡,R.T。;纳克拉斯,J.A。;Watson,L.T。;Rizzo,T。;Desai,R.,结构优化中的两点约束近似,计算机。方法应用。机械。工程师,60,3,289-301(1987)·Zbl 0591.73108号
[44] Li,Z。;Wu,B.,用于总平面修改的结构再分析的预条件共轭梯度方法,Int.J.Numer。方法工程,70,5,505-522(2007)·Zbl 1194.74251号
[45] Kirsch,U.,《结构分析、设计和优化的统一再分析方法》。多学科。最佳。,25, 2, 67-85 (2003)
[46] Chen,S.H。;Yang,Z.J.,拓扑修改的结构静态再分析的通用方法,国际期刊数值。方法工程,61,5,673-686(2004)·Zbl 1075.74610号
[47] Wu,B.S。;Lim,C.W。;Li,Z.G.,《附加自由度结构再分析的有限元算法》,《有限元分析》。设计。,40, 13-14, 1791-1801 (2004)
[48] 郑世平。;Wu,B.S。;Li,Z.G.,基于块组合近似和移位的振动再分析,计算。结构。,149, 72-80 (2015)
[49] 左,W。;Bai,J。;Yu,J.,利用泰勒级数展开和组合近似方法对静态位移进行敏感性再分析,结构。多学科。最佳。,1-7 (2015)
[50] 左,W。;徐,T。;张,H。;Xu,T.,采用自适应特征值重分析方法的遗传算法进行频率约束的快速结构优化,结构。多学科。最佳。,43, 6, 799-810 (2011)
[51] Sun,R。;刘,D。;徐,T。;张,H。;Zuo,W.,用于结构再分析的kirsch方法的新自适应技术,AIAA J.,52,3,486-495(2014)
[52] He,G。;Wang,H。;李,E。;黄,G。;Li,G.,一种基于多重GPU的并行独立系数重分析方法及其在车辆设计中的应用,高级工程软件。,85, 108-124 (2015)
[53] 马特拉纳,D。;Kalpakides,V.K.,基于残差增量近似的结构修改非线性再分析,计算。机械。,57, 1, 1-18 (2016) ·Zbl 1381.74025号
[54] 黄,G。;Wang,H。;王,G。;Li,G.,集成细分、再分析和元启发式搜索技术的基于闭环几何的优化,计算。结构。,182, 459-474 (2017)
[55] 埃尔多安,F。;Sih,G.,《关于平面荷载和横向剪切作用下板的裂纹扩展》,J.Basic Eng.,85,4,519-527(1963)
[56] Shih,C。;Asaro,R.,双材料界面裂纹的弹塑性分析:第I部分——小规模屈服,J.Appl。机械。,55, 2, 299-316 (1988)
[57] Gravouil,A。;莫尔斯,N。;Belytschko,T.,《扩展有限元和水平集的非平面三维裂纹扩展——第二部分:水平集更新》,国际期刊Numer。《工程方法》,53,112569-2586(2002)·Zbl 1169.74621号
[58] Kirsch,U.,《面向设计的结构分析》(2002),Kluwer学术出版社:Kluwer-学术出版社Dordrecht·Zbl 1011.74003号
[59] 冯世忠。;Li,W.,基于XFEM和组合近似的疲劳裂纹扩展模拟的准确高效算法,应用。数学。型号1。,55, 600-615 (2018) ·Zbl 1480.74271号
[60] Giner,E。;北苏库马尔。;Tarancón,J.E。;Fuenmayor,F.J.,《扩展有限元方法的Abaqus实现》,《工程分形》。机械。,76, 3, 347-368 (2009)
[61] Bouchard,P.O。;F.海湾。;Chastel,Y.,《裂纹扩展的数值模拟:自动重网格和不同标准的比较》,计算。方法应用。机械。工程,192,35-36,3887-3908(2003)·Zbl 1054.74724号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。