О вычислении параметров линейной механики разрушения в задачах динамики на основе полуаналитического метода конечных элементов

Abstract

Впервые развит подход по вычислению J-интеграла по величинам узловых реакций и перемещений в задачах динамики. Приведена методика раздельного вычисления составляющих J-интеграла в задачах смешанного разрушения при динамической нагрузке. Разработанные методики и алгоритмы реализованы в виде пакета прикладных программ и использованы в НИИ строительной механики Киевского национального университета строительства и архитектуры при выполнении контрактных и госбюджетных научно-исследовательских работ.

Представлено результати дослідження достовірності та ефективності використання напіваналітичного методу скінчених елементів при обчисленні параметрів лінійної механіки руйнування в задачах динаміки. Проведено аналіз впливу апроксимації тріщини спеціальними скінченними елементами на точність обчислення параметрів механіки руйнування. Розглянуто прямий метод обчислення КІН у порівнянні з енергетичним підходом на основі J -інтеграла. Досліджено достовірність використання методу реакцій в задачах динаміки для різних схем інтегрування рівнянь руху за часом. Розв’язано тестові задачі обчислення динамічного КІН для задач змішаного руйнування. Демонстрацію можливостей підходу проведено на прикладі дослідження динамічного деформування ємності високого тиску з кільцевою тріщиною.

The results of researches of reliability and efficiency of the semi-analytical finite element method to calculate the fracture mechanics parameters in the dynamic problems are presented. An analysis of effect of approximation of the crack by the special finite elements on accuracy of calculations of parameters of fracture mechanics is carried out. The direct method of SIF determination is considered in comparison with the energy approach based on J -integral. А reliability of the reaction method is studied in dynamical problems for different schemes of time integration of motion equations. The test problems of determination of the dynamical SIF are solved for mixed-mode fracture parameters. A demonstration of resources of this approach is carried out on an example of dynamical deformation of the high-pressure vessel with a ring crack.