The singular edge-based smoothed finite element method for stationary dynamic crack problems in 2D elastic solids
The singular edge-based smoothed finite element method for stationary dynamic crack problems in 2D elastic solids
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二维弹性固体稳态动态裂纹问题的基于奇异边缘的平滑有限元方法
DOI：
10.1016/j.cma.2012.04.008
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发表时间：
2012-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
G.R. Liu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T.Q. Bui;Ch. Zhang;T.T. Yu;G.R. Liu
本文进一步发展了最近发展起来的基于奇异边的光滑有限元法（sES-FEM），用于二维弹性固体中的动态裂纹分析。本工作的目的是提供一个有效的和准确的数值模拟工具的线弹性固体的动态断裂行为的应变平滑方法的框架。在这种方法之后，应变被平滑，并且系统刚度矩阵因此在与单元边缘相关联的平滑域上使用应变平滑技术来执行。为了准确地捕捉裂纹尖端的奇异场，采用了一个两层奇异的5节点裂纹尖端单元。控制动力学方程被转换成一个弱化的弱（W2）的形式，然后离散成一个sES-FEM系统的时间相关的方程求解的无条件稳定的隐式Newmark时间积分法。为了分析线弹性固体的断裂行为，利用相互作用积分的区域形式，采用光滑技术计算了混合型动态应力强度因子（DSIF）。四个测试实例，包括纯模式I和混合模式，以验证所提出的方法的准确性。归一化DSIF的计算结果进行了比较，在广泛的基准动态裂纹问题，这表明高精度的sES-FEM的解析和其他数值参考解决方案。
In this paper, the recently developed singular edge-based smoothed finite element method (sES-FEM) is further developed for dynamic crack analysis in two-dimensional elastic solids. The objective of this work is to provide an efficient and accurate numerical simulation tool for the dynamic fracture behaviors of linear elastic solids in the framework of the strain smoothing approaches. Following this approach, the strains are smoothed and the system stiffness matrix is thus performed using the strain smoothing technique over the smoothing domains associated with the element edges. In order to accurately capture the singular fields at the crack-tip, a two-layer singular 5-node crack-tip element is employed. The governing dynamic equations are transformed into a weakened weak (W2) form, which is then discretized into a sES-FEM system of time-dependent equations to be solved by the unconditionally stable implicit Newmark time integration method. To analyze the fracture behaviors of linear elastic solids, mixed-mode dynamic stress intensity factors (DSIFs) are evaluated using the domain forms of the interaction integrals in terms of the smoothing technique. Four test examples including pure mode-I and mixed-modes are studied to validate the accuracy of the proposed method. The computed results for the normalized DSIFs are compared with analytical and other numerical reference solutions in a wide range of benchmark dynamic crack problems which shows high accuracy of the sES-FEM.
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DOI：
10.1016/j.cma.2010.06.019
发表时间：
2010-11
影响因子：
7.2
作者：
A. Phan;L. Gray;A. Salvadori;A. Salvadori
通讯作者：
A. Phan;L. Gray;A. Salvadori;A. Salvadori
影响因子：
4.7
作者：
S. Bordas;T. Rabczuk;N. Hung;Vinh Phu Nguyen;S. Natarajan;Tino Bog;Dongliang Quan;Nguyen Vinh Hiep-Nguyen-Vi
通讯作者：
S. Bordas;T. Rabczuk;N. Hung;Vinh Phu Nguyen;S. Natarajan;Tino Bog;Dongliang Quan;Nguyen Vinh Hiep-Nguyen-Vi
DOI：
10.1007/978-1-4612-0575-3_12
发表时间：
1998
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
B. Reddy
通讯作者：
B. Reddy
DOI：
10.1016/j.cma.2011.06.001
发表时间：
2011-10
影响因子：
7.2
作者：
Yuming Jiang;Guifang Liu;Yong-Wei Zhang;Lei Chen;T. Tay
通讯作者：
Yuming Jiang;Guifang Liu;Yong-Wei Zhang;Lei Chen;T. Tay
影响因子：
4.1
作者：
L. Chen;G. Liu;N. Nourbakhshnia;K. Zeng
通讯作者：
L. Chen;G. Liu;N. Nourbakhshnia;K. Zeng