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孙、范;王桂林;张亮;王润秋;曹天慈;欧阳、晓天

基于经典断裂力学的多分支裂纹扩展的材料点法。 （英语） Zbl 1507.74420号

计算。方法应用。机械。工程师。 386，文章ID 114116，第30页（2021）.
总结：材料点法（MPM）结合了无网格和基于网格的方法的优点，在不受网格限制的情况下模拟复杂的裂纹问题。然而，由于节点速度场的连续性，传统的MPM无法直接处理裂纹。因此，在本研究中，使用三种新算法对传统MPM进行了改进，以模拟多分支裂纹的扩展。第一种算法是使用粒子切割技术的虚拟节点法，允许任意裂纹周围的速度场不连续；第二种算法是多裂纹接触算法，用于处理多个裂纹切割的多个物体之间的接触问题，避免裂纹穿透。最后一种方法是基于经典断裂力学的颗粒相互作用积分法，以获得动态应力强度因子（DSIF）并实现裂纹扩展。通过与扩展有限元方法的比较，验证了所有算法的有效性。随后，利用扩展的MPM模拟了三个具有不同预存裂纹的岩石样品的单轴压缩试验。发现了三种类型的裂纹合并，模拟结果与先前的实验结果一致，这表明了所提出的扩展MPM用于模拟多分支裂纹扩展的可行性和灵活性。

MSC公司：

74兰特 脆性断裂
74S99型 固体力学中的数值方法和其他方法
65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法

关键词：

英里/平方米;多分支裂纹;经典断裂力学;虚节点法;裂纹扩展;相互作用积分法

软件：

XFEM公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{F.Sun}等人，计算。方法应用。机械。工程386，文章ID 114116，30 p.（2021；Zbl 1507.74420）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 霍克，E。；Bieniawski，Z.T.，《岩石在压缩下的脆性断裂扩展》，《国际分形杂志》。，1, 3, 137-155 (1965)
[2] Wong，T.F。；Wong，R.H.C。；焦明荣，细观力学与岩石破坏过程分析，主要工程师。，261-263、39-44（2004年）
[3] Nolen-Hoeksema，R.C.，《大理岩科学直接开放式断裂裂纹模式的光学检测》，国际岩石力学杂志。最低科学。地质力学。文章摘要。，24, 2, 135-144 (1987)
[4] 阿什比，M.F。；Hallam（Née Cooksley），S.D.，压缩应力状态下含有小裂纹的脆性固体的破坏，金属学报。，34, 3, 497-510 (1986)
[5] 沈斌，《压缩实验研究和数值模拟中的裂缝聚并机理》，《工程分形》。机械。，51, 1, 73-85 (1995)
[6] 博贝，A。；爱因斯坦，H.H.，岩石类材料在单轴和双轴压缩下的断裂聚并，国际岩石力学杂志。最小科学。，35, 7, 836-888 (1998)
[7] 周小平。；张建忠。；钱庆华。；Niu，Y.，使用数字成像和AE技术对花岗岩在单轴载荷下渐进开裂过程的实验研究，J.Struct。地质。，126129-145（2019）
[8] 周小平。；张建忠。；Wong，L.，单轴压缩下三维交叉嵌入缺陷的生长、合并和包裹行为的实验研究，岩石力学。岩石工程，51，5，1379-1400（2018）
[9] 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)
[10] 王，D。；伦道夫，M.F。；White，D.J.，基于网格再生的动态大变形有限元方法，计算。岩土工程。，54, 10, 192-201 (2013)
[11] 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。，33, 12, 4269-4282 (2009) ·Zbl 1172.74050号
[12] 谢毅。；曹，P。；Liu，J.，裂纹表面摩擦对裂纹萌生和扩展的影响：基于扩展有限元方法的数值研究，计算。岩土工程。，74, 1-14 (2016)
[13] Belytschko，T。；吕义勇。；Gu，L.，无元素伽辽金法裂纹扩展，工程分形。机械。，51, 2, 295-315 (1995)
[14] Krysl，P。；Belytschko，T.，任意三维裂纹动态扩展的无单元伽辽金方法，国际。J.数字。方法工程，44，6，767-800（2015）·Zbl 0953.74078号
[15] 苏尔斯基，D。；陈，Z。；Schreyer，H.L.，历史相关材料的粒子方法，计算。方法应用。机械。工程，118，1-2，179-196（1993）·Zbl 0851.73078号
[16] 苏尔斯基，D。；周世杰。；Schreyer，H.L.，颗粒-细胞方法在固体力学中的应用，计算。物理学。通信，87，1-2，236-252（1995）·Zbl 0918.73334号
[17] Harlow，F.H.，《流体动力学问题的机器计算方法》（1955），洛斯阿拉莫斯科学实验室
[18] Harlow，F.H.，流体动力学的细胞内粒子计算方法，计算方法。物理。，319-343年（1964年）
[19] Schreyer，H.L.，用材料点法将分层建模为强不连续性，计算。方法应用。机械。工程，191，23-24，2483-2507（2002）·Zbl 1054.74070号
[20] 苏尔斯基，D。；Schreyer，L.，MPM用脱粘本构模型模拟动态材料破坏，欧洲力学杂志。，23, 3, 423-445 (2004) ·Zbl 1062.74043号
[21] 陈，Z。；沈，L。；Mai，Y.W.，一个基于分叉的去粘连模型，用于用MPM模拟从定位到去粘连的转变，Z.Angew。数学。物理学。ZAMP，56、5、908-930（2005）·Zbl 1075.74076号
[22] Li，F。；潘，J。；Sinka，C.，《使用材料点法模拟圆盘颗粒的脆性冲击破坏》，《国际冲击工程杂志》，38，7，653-660（2011）
[23] Yang，P.等人。；刘，Y。；Zhang，X.，基于gurson模型和随机失效的材料点法破碎模拟，Cmes Compute。模型。Ences，85，3207-237（2012）·Zbl 1356.74013号
[24] Homel，医学硕士。；Herbold，E.B.，材料点法中断裂和摩擦接触的现场颗粒划分，国际。J.数字。方法工程，109，7（2017）
[25] Kakouris，E.G。；Triantafylou，S.P.，各向异性介质中裂纹扩展的材料点法：相场法，Arch。申请。机械。，88, 1-2, 287-316 (2018)
[26] Kakouris，E。；Triantafylou，S.P.，脆性断裂的相场材料点法，国际。J.数字。方法工程，112，12（2017）
[27] E.G.Kakuris，S.P.Triantafyllou，各向同性和各向异性表面能动态脆性断裂的相场材料点法，计算。方法应用。机械。工程师，3571750-1776·Zbl 1442.74206号
[28] Nairn，J.A.，显式裂纹的材料点法计算，CMES计算。模型。工程科学。，4, 6, 649-664 (2003) ·Zbl 1064.74176号
[29] 郭永杰。；Nairn，J.A.，使用材料点法进行三维动态断裂分析，CMES Compute。模型。工程科学。，16, 1, 141-155 (2006)
[30] 郭毅。；Nairn，J.A.，使用材料点法计算J积分和应力强度因子，CMES计算。模型。工程科学。，6, 3, 295-308 (2004) ·Zbl 1074.74652号
[31] Anderson，Charles E.，《水力密码理论概述》，《国际影响工程杂志》，5，1-4，33-59（1987）
[32] 沈，L。；Chen，Z.，用于动力分析的材料点法无声边界格式，计算机。模型。工程科学。，305-320年7月3日（2005年）·Zbl 1106.74429号
[33] 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。J.数字。方法工程，67，6，868-893（2010）·Zbl 1113.74078号
[34] 布鲁姆，P。；Khoei，A.R.，基于虚拟节点X-FEM的动态大变形接触问题通用框架，计算。机械。，61, 4, 449-469 (2018) ·Zbl 1446.74177号
[35] Rabczuk，T。；Zi，G。；Gerstenberger，A.，具有任意内聚裂纹的幻影节点法的新裂纹尖端单元，国际。J.数字。方法工程，75，5，577-599（2010）·Zbl 1195.74193号
[36] Chau-Dinh，T。；Zi，G。；Lee，P.S.，任意裂纹壳模型的虚节点法，计算。结构。，92, 242-256 (2012)
[37] 巴登哈根，S.G。；Brackbill，J.U。；Sulsky，D.，粒状材料的材料点法，计算。方法应用。机械。工程，187，3/4，529-541（2000）·Zbl 0971.76070号
[38] 巴登哈根，S.G。；罗西格，K.M。；Brackbill，J.U.，材料点法的改进接触算法及其在颗粒材料应力传播中的应用，Cmes，2，4，509-522（2001）·Zbl 1147.74375号
[39] Freund，L.B.，《动态断裂力学》（1998），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社·Zbl 0712.73072号
[40] 李福珍。；Shih，C.F。；Needleman，A.，《能量释放率计算方法的比较》，《工程分形》。机械。，21, 2, 405-421 (1985)
[41] Yau，F.J.，《使用弹性守恒定律对各向同性固体进行混合模式裂纹分析》，J.Appl。机械。，47, 2, 335-341 (1980) ·Zbl 0463.73103号
[42] 弗伦德，L.B。；Clifton，R.J.，《关于运行裂纹弹性动力学解的唯一性》，J.Elasticity，4，4，293-299（1974）·兹比尔0295.73015
[43] Williams，M.L.，《关于固定裂纹底部的应力分布》，J.Appl。机械。J.应用。机械。，24, 1, 109-114 (1956) ·Zbl 0077.37902号
[44] Sih，G.C.，应用于混合型裂纹问题的应变能密度因子，国际分形杂志。，10, 3, 305-321 (1974)
[45] Belytschko，T。；Black，T.，最小重网格有限元中的弹性裂纹扩展，国际。J.数字。方法工程，45，5，601-620（2015）·Zbl 0943.74061号
[46] 北苏库马尔。；Prévost，J.-H.，用扩展有限元法模拟准静态裂纹扩展，第一部分：计算机实现，国际固体结构杂志。，40, 26, 7513-7537 (2003) ·Zbl 1063.74102号
[47] 圣菲省博尔达斯；Nguyen，P.V。；Dunant，C.，《扩展有限元库》，国际。J.数字。方法工程，71，6，703-732（2010）·Zbl 1194.74367号
[48] 张，H。；李，H。；Ye，H.，固体裂纹扩展建模的耦合扩展多尺度有限元和周动力方法，机械学报。，230, 13 (2019) ·Zbl 1428.74197号
[49] Chen，J.W。；周晓平，复杂分支裂纹扩展的增强扩展有限元方法，工程分析。已绑定。元素。，104, 46-62 (2019) ·Zbl 1464.74167号
[50] Wong，R.H.C。；Chau，K.T.，含有两个裂纹的类岩石材料中的裂纹聚结，国际岩石力学杂志。最小科学。，35, 2, 147-164 (1998)
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