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含裂纹压电材料的Cell-Based光滑扩展有限元法

周立明 , 蔡斌 , 孟广伟 , 郭学东

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151013.002

为精确而有效地求解机电耦合作用下含裂纹压电材料的断裂参数,首先,通过将复势函数法、扩展有限元法和光滑梯度技术引入到含裂纹压电材料的断裂机理问题中,提出了含裂纹压电材料的Cell-Based光滑扩展有限元法;然后,对含中心裂纹的压电材料强度因子进行了模拟,并将模拟结果与扩展有限元法和有限元法的计算结果进行了对比.数值算例结果表明:Cell-Based光滑扩展有限元法兼具扩展有限元法和光滑有限元法的特点,不仅单元网格与裂纹面相互独立,且裂尖处单元不需精密划分,与此同时,Cell-Based光滑扩展有限元法还具有形函数简单且不需求导、对网格质量要求低且求解精度高等优点.所得结论表明Cell-Based光滑扩展有限元法是压电材料断裂分析的有效数值方法.

关键词: 压电材料 , 裂纹 , 机电耦合 , Cell-Based光滑扩展有限元法 , 正则强度因子

非均匀材料界面裂纹的Cell-Based光滑有限元法

蔡斌 , 周立明

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160411.006

为提高非均匀材料界面裂纹尖端断裂参数的求解精度,基于非均匀材料界面断裂力学、Cell-Based 光滑有限元(Cell-SFEM)和非均匀材料的互交作用积分法,提出了求解非均匀材料界面裂纹尖端断裂参数的 Cell-Based 光滑有限元法,推导了基于Cell-Based 光滑有限元法的非均匀材料的互交作用积分法,对非均匀材料间的界面裂纹尖端处正则应力强度因子进行了求解,并与参考解进行了比较,讨论了互交积分区域大小和光滑子元个数与正则应力强度因子的关系。数值算例结果表明:本方法具有很高的计算精度,对积分区域大小不敏感,可为设计、制造抗破坏非均匀材料提供依据。

关键词: Cell-Based光滑有限元法 , 非均匀材料 , 界面裂纹 , 断裂参数 , 应力强度因子

液滴在气流中破碎的数值分析

蔡斌 , 李磊 , 王照林

工程热物理学报

液滴的破碎是液体抛撒、破碎和雾化中的一个非常重要的阶段,它直接影响到最终的液滴的尺寸和散布.为了揭示液滴破碎的机理和影响破碎的因素,本文通过应用VOF方法和湍流模型对液滴在气流中的破碎过程进行了数值计算.数值计算得到了与国外实验研究相一致的液滴破碎形状.并根据数值计算的结果,分析了几个特征参数对液滴破碎过程的影响.

关键词: 液滴 , 破碎 , 变形 , VOF方法

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