基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究

张亚洲; 钟红; 蒋新新; 李德玉; 李志远

doi:10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20251156

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基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究

水工结构、水工材料与水利工程施工 | 更新时间：2026-04-25

- 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究
- 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究
- 水电能源科学 2026年44卷第4期页码：59-63
- 作者机构：
  
  1. 中国水利水电科学研究院
  2. 江西水利电力大学水利工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(51979292)
- DOI：10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20251156
  中图分类号： TV312
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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张亚洲, 钟红, 蒋新新, 等. 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究[J]. 水电能源科学, 2026,44(4):59-63.

张亚洲, 钟红, 蒋新新, et al. 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究[J]. 2026, 44(4): 59-63.
张亚洲, 钟红, 蒋新新, 等. 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究[J]. 水电能源科学, 2026,44(4):59-63. DOI： 10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20251156.

张亚洲, 钟红, 蒋新新, et al. 基于比例边界有限元法的三点弯曲梁模型动态断裂研究[J]. 2026, 44(4): 59-63. DOI： 10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20251156.

摘要

以三点弯曲梁为例，基于比例边界有限元法和结构动力学提出了考虑裂缝扩展速度的开裂过程数值模型。比例边界有限元法具有降低一维的特点，可以半解析地得到裂尖周围应力场；结合Newmark法计算的结构动态响应，比例边界有限元法从应力模态中可以直接计算动态应力强度因子；基于最大环向应力准则，采用局部重剖分法实现裂缝自动化动态扩展过程模拟，并探讨了数值模型中网格密度、时间步长和阻尼比的影响。结果表明，该方法可有效计算动态应力强度因子和模拟裂缝扩展过程，与试验和其他数值方法结果吻合良好；采用粗网格即可得到较高的精度；结合计算精度和时间考虑，应合理地选取时间步长；阻尼比对三点弯曲梁模型试验几乎无影响，计算过程中可忽略。结果为后续研究地震荷载作用下重力坝断裂过程提供了参考。

Abstract

关键词

Keywords

references

Ean Tat Ooi,Chongmin Song,Francis Tin‐Loi,Zhenjun Yang.Polygon scaled boundary finite elements for crack propagation modelling[J].International Journal for Numerical Methods in Engineering,2012.

钟红,林皋,李红军.坝基界面在非线性水压力驱动下的非线性断裂过程模拟[J].工程力学,2017(04).

钟红,牟昊,张文宣.基于有限断裂法和比例边界有限元法的裂纹扩展模拟[J].计算力学学报,2017(02).

施明光,徐艳杰,钟红,Ean Tat Ooi,张楚汉.基于多边形比例边界有限元的复合材料裂纹扩展模拟[J].工程力学,2014(07).

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张亚洲,钟红,王立强.位移外推法和扩展有限元法计算应力强度因子的比较[J].科学技术与工程,2024(05).

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