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二维非均质材料应力场的数值化计算方法

周青华 , 王家序 , 王战江 , 金晓清

复合材料学报

等效夹杂方法是求解含杂质材料弹性应力场的一种有效方法,但是其解析求解只适用于椭球/椭圆类杂质问题.本文提出一种基于等效夹杂方法的数值化计算方法,介绍了其基本理论,并引入共轭梯度法求解该方法的一致性条件线性方程组.该方法通过计算区域的数值离散,能够实现对二维任意形状杂质弹性场的求解.将该方法得到的结果与解析解进行比较,验证了该方法的有效性.讨论了数值化等效夹杂方法在效率以及收敛性上的表现.通过对比证明,利用共轭梯度法实现该方法,能在保持精度的同时,相较于高斯消元法具有较大的效率优势.最后通过半椭圆杂质和氧化锆/氧化铝共挤复合材料算例验证了该方法处理任意形状杂质的能力.

关键词: 非均质材料 , 等效夹杂方法 , 共轭梯度法 , 杂质 , 应力场

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

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