江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ130922)
- 作品数：3 被引量：24H指数：2
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- 发文基金：江苏省普通高校研究生科研创新计划项目国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学更多>>
- 基于XFEM的垂直于双材料界面的裂纹扩展问题
- 2014年
- 基于扩展有限元法,提出了双材料界面上垂向裂纹应力强度因子的计算方案。导出由6项组成的新型裂纹尖端位移增强函数,基于裂尖应力场和位移场的解析解,建立路径无关Jkε积分与应力强度因子KI、KII的关系式,利用扩展有限元法计算Jkε积分,通过上述关系式求得应力强度因子,用最大周向应力准则确定裂纹扩展角θp。数值计算表明,Jkε积分与XFEM结合可有效解决垂直于双材料界面的裂纹扩展问题;当裂纹由弹模较小材料朝着弹模较大材料扩展时,裂纹扩展角θp较小,而由弹模较大材料朝着弹模较小材料扩展时,θp较大;4点弯曲试验结果表明,裂纹扩展角θp与界面两侧材料的泊松比比值v1/v2无关,而与弹性模量比值的对数lg(E1/E2)成指数关系。
- 师访高峰高亚楠
- 关键词：J积分双材料界面
- 正交各向异性岩体裂纹扩展的扩展有限元方法研究被引量：13
- 2014年
- 石油开采和非常规天然气开采等领域经常遇到页岩、砂岩等沉积岩,这类岩石材料往往具有正交各向异性特征。采用扩展有限元方法研究了正交各向异性岩体裂纹扩展问题,并基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem2D。将由复变函数法得到的裂纹尖端渐进位移场作为裂尖位移增强函数,用相互作用积分法计算混合模式应力强度因子,采用修改后的最大周向拉应力扩展准则确定裂纹扩展方向。与传统有限元方法的对比表明,扩展有限元方法达到相同计算精度需要的自由度少,节省计算机时。分别采用扩展有限元程序和传统有限元程序模拟了岩石试件4点弯曲试验,二者所得结果一致。数值试验表明:随着正交材料坐标系与空间坐标系夹角α的增大,裂纹扩展方向角?按照周期为?的近似正弦函数的规律变化;保持剪切模量和泊松比不变时,正弦函数的值域随着弹性模量比值E1/E2的减小而缩小,但相位基本保持不变;研究沉积岩断裂力学问题时,岩石的正交各向异性特征不可忽略。
- 师访高峰杨玉贵
- 关键词：正交各向异性
- 模拟岩石压剪状态下主次裂纹萌生开裂的扩展有限元法被引量：11
- 2014年
- 压剪应力状态下,岩石类材料中常见两类裂纹:翼型张拉裂纹和次生压剪裂纹。基于扩展有限元方法(XFEM),提出了模拟压剪裂纹面作用机制的扩展有限元位移增强方案,并给出了扩展有限元法分叉裂纹处理方法,分别用最大周向拉应力准则和Mohr-Coulomb准则判断张拉裂纹和压剪裂纹的萌生和扩展。基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem 2D,通过两个算例对所提方案进行了验证,所得结果与有限元法(FEM)计算结果吻合很好。模拟了单轴压缩载荷下含预制闭合裂纹试件的裂纹分叉、扩展过程,与试验结果的对比表明,所提方案可以模拟和预测岩石类材料张拉、压剪交互分叉裂纹的萌生和扩展行为。
- 师访高峰李玺茹沈晓明
- 关键词：岩石
