基于ABAQUS平台的扩展有限元方法.pdf

节选段落一：
基于ABAQUS 平台的扩展有限元方法
断裂是一种失效模式。在工程领域中，经常发生起源于断裂或终结于裂纹扩
展的灾难性破坏事故，如压力管道的裂纹失稳扩展，机械构件的断裂，地震引起
的地面开裂和房屋倒塌等，这些事故对我们的生命和生活造成了很大的影响。由
于产生裂纹的原因难以量化，因此裂纹出现后是否会继续扩展或发生止裂的断裂
力学具有很重要的意义。
传统的断裂力学在剖分单元网格的时候必须考虑物体内部的缺陷，如裂纹，
界面等，使单元边界与几何界面一致，这也就会形成局部网格加密，而其余区域
稀疏的非均匀网格分布。


节选段落二：
ABAQUS 中单元的最小尺寸决定了显示计算时间增量
的临界步长，过小的最小尺寸无疑会增加计算的成本；再有就是需要预先给定裂
纹的扩展路径，裂纹只能沿单元边界扩展，难以形成任意裂纹路径。
扩展有限元方法（XFEM，extended finite element method，以下简称
XFEM）的核心思想是用扩充的带有不连续性质的形函数基来代表计算域内的间
断，因此在计算过程中，不连续场的描述完全独立于网格边界，这使其在处理断
裂问题上具有很大的优势。XFEM可以充分利用已知解析解答构造形函数基，在
较粗网格上即能得到较精确的解答。利用 XFEM，还可以方便地模拟裂纹沿任意
路径扩展。


节选段落三：
ABAQUS中的 XFEM可以用来研究裂纹的产生及模拟沿任意路径的裂纹扩
展，而无需对模型进行网格重构。XFEM可以用于三维实体模型、二维平面模型，
不能用于三维的壳模型。
ABAQUS 在 Interaction 模中定义 XFEM裂纹，可以指定裂纹的初始位置，
也可以不指定，让ABAQUS 在分析过程中根据计算断裂区域的最大初始应力或
应变确定裂纹的位置。在ABAQUS 中执行 XFEM断裂分析，必须指定：断裂区
域，裂纹生长（可选），裂纹初始位置（可选），富集半径，接触交互属性，损伤
起始准则和分析类型，如静态分析，或隐式动态分析。