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假设增强应变和扩展有限元方法:概念的统一。 (英语) Zbl 1194.74368号

摘要:我们提出了具有粘性摩擦裂纹的固体的强边界值问题和弱边界值问题。考虑了两种常用的增强有限元插值的技术:假设增强应变(AES)和扩展有限元方法。我们对这些技术中涉及的有限元近似进行了比较。AES方法采用跨单元边界不连续的滑移分段常量插值。相比之下,扩展有限元方法跨单元边界连续插值滑移。通过数值例子,我们讨论了这些近似对在无穷小变形范围内计算的整体变形场的影响。与扩展有限元解相比,仅使用Heaviside富集,我们发现AES方法可以预测更大的滑移(即更软的响应)。我们将这种差异归因于扩展有限元解中缺少高阶裂纹尖端强化。最后,对于裂纹穿过单元侧的情况,我们将上述有限元增强技术预测的滑移与经典非线性接触力学算法计算的滑移进行了比较。

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第74S05页 有限元方法在固体力学问题中的应用
74兰特 脆性断裂
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参考文献:

[1] F.Armero,K.Garikipati,《非弹性固体应变局部化分析和数值模拟的最新进展》,载于:D.R.J.Owen,E.Oñate,E.Hinton(编辑),《计算塑性学报IV》,CIMNE,西班牙巴塞罗那,1995年,第547-561页。;F.Armero,K.Garikipati,非弹性固体应变局部化分析和数值模拟的最新进展,载于:D.R.J.Owen,E.Oñate,E.Hinton(编辑),《计算塑性学报IV》,CIMNE,西班牙巴塞罗那,1995年,第547-561页。
[2] 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,45,601-620(1999)·Zbl 0943.74061号
[3] Borja,R.I.,基于标准Galerkin近似的强不连续场应变局部化分析的有限元模型,计算。方法。申请。机械。工程师,1901529-1549(2000)·兹比尔1003.74074
[4] 博尔贾,R.I。;Regueiro,R.A.,摩擦材料中的应变局部化,显示位移跳跃,计算。方法。申请。机械。工程,1902555-2580(2001)·Zbl 0997.74009号
[5] Borja,R.I.,《大变形应变局部化的有限元模拟:使用Petrov-Galerkin多尺度公式捕捉强不连续性》,计算。方法。申请。机械。工程,1912949-2978(2002)·Zbl 1030.74049号
[6] Chessa,Z。;Wang,H。;Belytschko,T.,《关于单位富集有限元局部划分的混合元的构造》,国际期刊Numer。方法。工程,57,1015-1038(2003)·Zbl 1035.65122号
[7] Darve,F。;仆人G。;拉乌阿法,F。;Khoa,H.D.V.,《岩土材料失效:连续和离散分析》,计算。方法。申请。机械。工程,193,3057-3085(2004)·Zbl 1067.74565号
[8] Dolbow,J。;莫尔斯,N。;Belytschko,T.,一种用于模拟摩擦接触裂纹扩展的扩展有限元方法,计算。方法。申请。机械。工程,190,6825-6846(2001)·Zbl 1033.74042号
[9] Dorogoy,A。;Banks-Sills,L.,摩擦影响下的剪切加载界面裂纹:有限差分解,国际J数值。方法。工程,591749-1780(2004)·Zbl 1060.74659号
[10] 德沃金,E.N。;Cuitino,A.M。;Gioia,G.,《位移插值嵌入定位线对网格尺寸和变形不敏感的有限元》,国际期刊Numer。方法。工程,30,541-564(1990)·Zbl 0729.73209号
[11] 德沃金,E.N。;Assanelli,A.P.,《位移插值嵌入定位线的二维有限元:摩擦材料断裂分析》,计算。方法。申请。机械。工程,90,829-844(1991)
[12] 芬斯特拉,P.H。;de Borst,R.,混凝土I型裂缝的塑性模型和算法,国际J·数值。方法。工程,38,2509-2529(1995)·兹伯利0847.73014
[13] 费斯特,C。;Hofstetter,G.,素混凝土开裂的嵌入强不连续性模型,计算。方法。申请。机械。工程,195,7115-7138(2006)·Zbl 1331.74164号
[14] C.D.福斯特。;博尔贾,R.I。;Regueiro,R.A.,《具有可变摩擦的断裂岩土材料的嵌入式强不连续有限元》,国际期刊数值。方法。工程,72,549-581(2007)·Zbl 1194.74395号
[15] Jirásek,M.,嵌入不连续性有限元的比较研究,计算。方法。申请。机械。工程,188307-330(2000)·Zbl 1166.74427号
[16] Khoei,A.R。;Shamloo,A。;Azami,A.R.,带接触摩擦的粉末压实塑性成形的扩展有限元法,国际固体结构杂志。,43, 5421-5448 (2006) ·Zbl 1120.74819号
[17] Kim,T.Y。;Dolbow,J。;Laursen,T.,任意界面摩擦接触的砂浆有限元法,计算。机械。,39, 223-235 (2007) ·Zbl 1178.74169号
[18] Klerck,P.A。;Sellers,E.J。;Owen,D.R.J.,压缩和拉伸应力状态下准脆性材料的离散断裂,计算。方法。申请。机械。工程,1933035-3056(2004)·Zbl 1067.74561号
[19] 拉尔森,R。;Runesson,K。;Sture,S.,基于正则化强不连续理论和有限元分析的不排水土壤中嵌入的局部化带,国际固体结构杂志。,33, 3081-3101 (1996) ·Zbl 0919.73279号
[20] F.Liu,R.I.Borja,用扩展有限元法计算摩擦裂纹扩展的接触算法,国际期刊数值。方法。出版工程,doi:10.1002/nme.2376;F.Liu,R.I.Borja,用扩展有限元法计算摩擦裂纹扩展的接触算法,国际期刊数值。方法。出版工程,doi:10.1002/nme.2376·Zbl 1195.74186号
[21] Meschke,G。;Dumstorff,P.,通过X-FEM对有粘性和无粘性裂纹进行基于能量的建模,计算。方法。申请。机械。工程,196,2338-2357(2007)·Zbl 1173.74384号
[22] Moës,北。;Belytschko,T.,粘性裂纹扩展有限元法,工程师Frac。机械。,69, 813-833 (2002)
[23] 奥利弗·J。;Huespe,A.E.,强不连续性环境下材料失效的连续方法,计算。方法。申请。机械。工程,1933195-3220(2004)·Zbl 1060.74507号
[24] 奥利弗·J。;Huespe,A.E。;Sánchez,P.J.,捕捉强不连续性的有限元对比研究:E-FEM与X-FEM,计算。方法。申请。机械。工程,195,4732-4752(2006)·Zbl 1144.74043号
[25] 奥尔蒂斯,M。;Leroy,Y。;Needleman,A.,局部失效分析的有限元方法,计算。方法。申请。机械。工程,61189-214(1987)·Zbl 0597.73105号
[26] Regueiro,R.A。;Borja,R.I.,强不连续压敏塑性平面应变有限元分析,国际固体结构杂志。,38, 3647-3672 (2001) ·Zbl 1031.74013号
[27] Salari,M.R。;Saeb,S。;Willam,K.J。;Patchet,S.J。;Carrasco,R.C.,岩土材料的耦合弹塑性损伤模型,计算。方法。申请。机械。工程,193,2625-2643(2004)·Zbl 1067.74567号
[28] Simo,J.C。;Rifai,M.S.,一类混合假设应变方法和不相容模式方法,国际J·数值。方法。工程,291595-1638(1990)·Zbl 0724.73222号
[29] Simo,J.C。;奥利弗·J。;Armero,F.,速率相关非弹性固体中应变软化引起的强不连续性分析,计算。机械。,12, 277-296 (1993) ·Zbl 0783.73024号
[30] Simo,J.C。;Oliver,J.,《固体应变软化分析和模拟的新方法》(Baz˘ant,Z.P.;Bittnar,Z.;Jirásek,M.;Mazars,J.《准脆性结构的断裂和损伤》(1994),《E&FN海绵:E&FN-Spon London》)
[31] 西蒙,A。;Sluys,L.J.,《速率相关介质中位移不连续性的使用》,计算。方法。申请。机械。工程,1933015-3033(2004)·Zbl 1067.74568号
[32] 北苏库马尔。;Prevost,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,Int.J.Solids Struct。,40, 7513-7537 (2003) ·Zbl 1063.74102号
[33] Unger,J.F。;埃克特,S。;Könke,C.,用扩展有限元方法对混凝土结构中的内聚裂纹扩展进行建模,计算。方法。申请。机械。工程,1964087-4100(2007)·Zbl 1173.74387号
[34] 威尔斯,G.N。;Sluys,L.J.,脆性断裂的三维嵌入不连续性模型,国际固体结构杂志。,38, 897-913 (2001) ·Zbl 1004.74065号
[35] 威尔斯,G.N。;德博斯特,R。;Sluys,L.J.,《分层的一致几何非线性方法》,国际期刊数值。方法。工程,54,1333-1355(2002)·Zbl 1086.74043号
[36] Aydin,A。;博尔贾,R.I。;Eichhubl,P.,《粒状岩石破坏模式的地质和数学框架》,J.Struct。地质。,28, 83-98 (2006)
[37] Baxevanis,T。;Papamichos,E。;Flornes,O。;Larsen,I.,Tuffeau de Maastricht钙质岩中的压实带和诱导渗透性降低,sech。,1, 123-135 (2006)
[38] Bésuelle,P.,《多孔岩石中剪切带的压实和膨胀:理论和实验条件》,J.Geophys。研究,106,13435-13442(2001)
[39] 博尔贾,R.I。;Aydin,A.,颗粒介质中变形带的计算建模。I.地质和数学框架,计算。方法。申请。机械。工程,1932667-2698(2004)·Zbl 1067.74570号
[40] Borja,R.I.,颗粒介质中变形带的计算建模。二、。数值模拟,计算。方法。申请。机械。工程,1932699-2718(2004)·Zbl 1067.74569号
[41] Borja,R.I.,《湿陷性固体不稳定性条件,包括体积内爆和压实带》,《岩土学报》。,1, 107-122 (2006)
[42] 霍尔科姆,D。;Rudnicki,J.W。;伊森,K.A。;Sternlof,K.,《地球和实验室中的压实定位:研究现状和研究方向》,《岩土学报》。,2, 1-15 (2007)
[43] 伊森,K.A。;Rudnicki,J.W.,多孔岩石中压实带的条件,地球物理学杂志。研究,105,21529-21536(2000)
[44] 帕特森,M.S。;Wong,T.,《岩石变形实验-脆性场》(2005),施普林格出版社
[45] Rudnicki,J.W.,《横向各向同性材料中压实和剪切带的条件》,《国际固体结构杂志》。,39, 3741-3756 (2002) ·Zbl 1087.74545号
[46] K.R.Sternlof,砂岩压实带的结构地质学、传播力学和水力效应,斯坦福大学博士论文,2006年。;K.R.Sternlof,《砂岩压实带的结构地质学、传播力学和水力效应》,斯坦福大学博士论文,2006年。
[47] Vajdova,V。;Wong,T.,离散压实带的增量传播:本特海姆砂岩周向缺口样品的声发射和微观结构观察,Geophys。Res.Lett.公司。,30, 1775 (2003)
[48] Byerley,J.D.,《基于脆性断裂的摩擦理论》,J.Appl。物理。,38, 2928-2934 (1967)
[49] Cooke,M.L.,沿空间变化摩擦断层的断裂定位,J.Geophys。决议,102,22425-22434(1996)
[50] 马龙,C。;罗利,C.B。;Scholz,C.H.,模拟断层泥的摩擦行为和本构建模,J.Geophys。研究,95,7007-7025(1990)
[51] 穆特鲁,O。;Bobet,A.,沿摩擦不连续面的滑移传播,国际岩石力学杂志。最小科学。,43, 860-876 (2006)
[52] 奎纳,C.A。;史密斯,T.C。;Mitchell,W.L.,《机械零件的瞬态脆弱性》,《磨损》,第8期,第391-400页(1965年)
[53] Scholz,C.H.,《地震与断层力学》(1990),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,纽约
[54] Xia,K。;Rosakis,A.J。;Kanamori,H。;Rice,J.R.,《沿非均匀断层的实验室地震:方向性和超剪切》,《科学》,308,681-684(2005)
[55] Baz˘ant,Z.P。;Planas,J.,《混凝土和其他准脆性材料中的断裂和尺寸效应》(1998),CRC出版社:纽约CRC出版社
[56] Broek,D.,《基础工程断裂力学》(1982),马丁努斯·尼霍夫出版社:马丁努斯·尼霍夫出版公司波士顿
[57] Dieterich,J.H.,岩石摩擦建模1。实验结果和本构方程,地球物理学杂志。研究,84,2161-2168(1979)
[58] Dieterich,J.H。;Kilgore,B.D.,成像表面接触:石英、方解石、玻璃和丙烯酸塑料中的幂律接触分布和接触应力,构造物理学,256219-239(1996)
[59] Ruina,A.L.,滑动不稳定性和状态可变摩擦定律,地球物理学杂志。研究,88,10359-10370(1983)
[60] Scholz,C.H.,地震和摩擦定律,《自然》,391,37-42(1998)
[61] de Borst,R.,《计算失效力学中的一些最新问题》,国际期刊编号。方法。工程,52,63-95(2001)
[62] 莫斯勒,J。;Meschke,G.,《弹塑性固体中强不连续性的三维建模:固定和旋转局部化公式》,国际期刊Numer。方法。工程,57,1553-1576(2003)·Zbl 1062.74623号
[63] Jirásek,M。;Zimmermann,T.,《嵌入裂纹模型:I.基本公式》,《国际数值杂志》。方法。工程,50,1269-1290(2001)·Zbl 1013.74068号
[64] Jirásek,M。;Zimmermann,T.,嵌入裂纹模型。第二部分:与弥散裂纹的结合,国际期刊编号。方法。工程,50,1291-1305(2001)·Zbl 1013.74068号
[65] Melenk,J.M。;Babus˘ka,I.,单位分解有限元法:基本理论和应用,计算。方法。申请。机械。工程,39,289-314(1996)·Zbl 0881.65099号
[66] 巴布斯·卡,I。;Melenk,J.M.,单位分割法,国际数学家杂志。方法。工程,40,727-758(1997)·Zbl 0949.65117号
[67] Ladevèze,P.,非线性计算结构力学(1998),Springer:Springer New York
[68] Laursen,T.A。;Simo,J.C.,用于隐式求解多体、大变形摩擦接触问题的基于连续体的有限元公式,国际J.Numer。方法。工程,36,3451-3485(1993)·Zbl 0833.73057号
[69] Sanz,P.F。;博尔贾,R.I。;Pollard,D.D.,由远场压缩驱动的逆冲断层的力学方面及其对断层几何学的影响,《岩土学报》。,2, 17-31 (2007)
[70] Wriggers,P.,计算接触力学(2002),Wiley:Wiley Chischester
[71] Hughes,T.J.R.,《有限元法》(1987),普伦蒂斯·霍尔:普伦蒂斯霍尔恩格尔伍德克利夫斯,新泽西州·兹伯利0634.73056
[72] 赖斯,J.R。;Tracey,D.M.,《计算断裂力学》(Fenves,S.J.;等,《结构力学中的数值和计算机方法》(1973),学术出版社:纽约学术出版社),585-623·Zbl 0305.73035号
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