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基于扩展有限元法对含孔平板裂纹扩展的分析赵雪薇摘要：工程结构构件内裂纹的扩展会受到构件孔隙的影响孔隙不仅会使裂纹的扩展方向发生改变还具有限制裂纹生长的能力。因此研究孔隙对裂纹扩展的影响意义重大。基于ABAQUS有限元分析软件运用扩展有限元法建立含有椭圆形孔隙的平板通过改变裂纹与椭圆形孔隙之间的距离分析平板内裂纹与孔隙间的距离对裂纹扩展的影响。研究结果表明裂纹与孔隙之间的距离不同会对裂纹扩展产生不同程度的影响。Abstract：Thepropagationofcracksinengineeringstructuralmemberswillbeaffectedbytheporesofthememberswhichwillnotonlychangethepropagationdirectionofcracksbutalsohavetheabilitytolimitthegrowthofcracks.Thereforeitisofgreatsignificancetostudytheinfluenceofporesoncrackpropagation.BasedonABAQUSfiniteelementanalysissoftwaretheextendedfiniteelementmethodwasusedtoestablishaplatewithellipticpores.Bychangingthedistancebetweencracksandellipticporestheinfluenceofthedistancebetweencracksandporesintheplateoncrackgrowthwasanalyzed.Theresultsshowthatthedistancebetweenthecrackandtheporehasdifferentinfluenceonthecrackpropagation.关键词：扩展有限元法;裂纹扩展;椭圆形孔隙;孔隙位置0引言在工程结构构件中常出现孔隙、裂缝等缺陷影响构件的承载能力。通过研究发现结构构件中孔隙的存在会影响裂纹扩展改变裂纹的扩展路径。合适的孔隙尺寸和孔隙位置还可以限制裂纹在构件中的发展对工程构件较为有利。张芮晨[1]通过扩展有限元法对疲劳裂纹扩展进行仿真模拟并与试验结果对比验证了扩展有限元法网格划分的简便性和适用性。刘剑[2]等以ABAQUS为平台验证了XFEM的有效性并发现孔隙的存在会影响裂纹的扩展路径这为解决实际问题提供了方便。刘文涛[3]等利用ANSYS软件验证了孔洞的尺寸会对裂纹尖端的应力强度因子产生影响裂纹会向大孔洞偏移一定程度上抑制了小孔洞对裂纹的影响。吕斐[4]等通过扩展有限元法研究了圆形孔洞的大小和位置对裂纹扩展路径的影响以及双孔洞裂纹板内裂缝的扩展情况发现孔隙的大小、位置及数量都会对裂纹扩展产生不同程度的影响。前人的研究表明裂纹扩展路径会受到构件内孔隙的影响合适的孔隙具有限制裂纹发展的效果但是这些研究大多基于圆形孔隙的平板模型。本文基于ABAQUS软件通过扩展有限元法分析裂纹与孔隙间距离不同的平板研究孔隙位置对裂纹扩展的影响。1模型建立将实际工程结构构件简化为带孔隙的二维平面板不计板厚。在ABAQUS软件中建立有椭圆形孔隙的平面板。平板尺寸30μm×30μm固定左端椭圆孔主轴9μm短轴4μm初始裂纹长度5μm在右边施加2%的应变。模型的损伤演化被定义为损伤后基于能量的断裂失效。纹起始应变均设定为0.4%材料性能20GPa应变能释放率0.238N/mm。进行扩展有限元分析时结构采用四边形单元形状。2孔隙与裂纹之间距离改变对裂纹扩展的影响通过研究发现孔隙与裂纹之间距离的改变会对裂纹的扩展路径产生影响。对平板施加载荷后根据ABAQUS软件的分析结果对荷载作用下的裂纹偏转情况进行具体研究比较孔隙最右端与裂纹之间的水平距离不同时裂纹的扩展情况。原始