脆性材料的强间断分析

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强间断法用于研究位移不连续问题因而受到了广泛的注意和研究。强间断法的重要特征是在连续的位移场中研究位移不连续的问题,通过在间断上引入附加应变来模拟间断。 本文对位移间断做了简要的介绍,并回顾了位移间断研究的发展过程,介绍了各个阶段的标志性研究成果,其中重点介绍了强(弱)间断法。阐述了强间断法的基本原理,并针对脆性材料和塑性材料,介绍了破坏模型和塑性模型在间断线上的本构方程。同时针对强间断法的几种不同算法,根据数值试验,对这些算法进行对比,介绍了各自的优势及适用条件。本文提出了在计算脆性材料时,用位移法和总势能变分原理离散单元,在弱形式下满足了在间断线上力的平衡要求,这样得到了对称的刚度阵。并通过一维和二维问题的数值算例说明了这一算法的可行性。通过算例可以看出,这一算法基本解决了在用对称单元刚度阵进行强间断计算中所遇到的应力自锁现象。与Oliver利用Petrov—Galerkin法离散单元相比,这一算法在脆性材料的破坏计算中显示出了在计算效率上的突出优势。文章最后将强间断法应用到具有构造柱的墙体的破坏计算中,用最大主应力准则来判断破坏,通过强间断法的引用,得到了嵌入间断的破坏单元,从而计算出在外载作用下墙体的开裂方向。 强间断法在计算材料的开裂和滑移中有较广泛的应用,可以针对多种材料的位移间断进行应用。强间断法将不连续问题转化成连续问题进行研究。因此,强间断法为位移不连续问题的研究开辟了一条崭新的道路,在间断研究和连续体研究之间建立起一座相互连通的桥梁。
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