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原文传递拓展有限元法研究裂纹扩展

论文题名：	拓展有限元法研究裂纹扩展
关键词：	船舶工程;裂纹扩展;拓展有限元法;安全控制
摘要：	为了保证船舶在海上安全航行并顺利完成其使命任务，对船舶的结构要求非常严格。船舶中出现的裂纹将会对船舶航行的安全造成非常大的影响。很多事故的起因都是因为焊接、疲劳、腐蚀等原因引起的裂纹最终扩展至无法抑制的情况下发生的。因此，本文结合弹性断裂力学和拓展有限元法，对可能发生的船体裂纹扩展进行了研究。拓展有限元法以其不依赖与网格划分就可对非线性问题进行准确计算的优势，逐渐在结构设计和计算等应用中占据了比较重要的地位。　　本文以断裂力学原理入手，通过对拓展有限元法中的附加方程、水平集法等的介绍，对拓展有限元法的计算流程进行分析。之后本文对二维和三维模型进行了数值模拟，并对结果进行了分析，证明拓展有限元法的有效性，并总结了焊缝处裂纹扩展的影响因素。　　拓展有限元法分析具体安排如下：　　首先，本文对断裂力学中的线弹性力学进行了分析，并具体解释断裂力学中的基本概念，阐述了断裂力学中的基本原理。然后我们将介绍扩展有限元法的基本理论，例如有限元等级设定，形状方程中的附加项等等。　　其次，本文对有限元模型所运用的软件ABAQUS将会被介绍。并且本文还对二维平板模型和三维黏连模型进行了数值模拟。在二维模型中，本文讲模拟初始状态下有裂纹板的裂纹扩展实验，证明拓展有限元法模拟裂纹扩展的可行性，三维模型将模拟三点弯曲实验，黏连模型的计算原理将进行了分析。　　然后，本文将模拟一系列的焊接板，并对材料，焊接间隙，以及板厚对焊缝处的裂纹影响进行研究和总结，验证ABAQUS中的拓展有限元法的准确性和实用性，并得到这些因素对焊缝中裂纹扩展的影响。　　最后，本文将会对结果进行总结和讨论，并对之后的工作进行预期和展望。
作者：	朱元瑶
专业：	船舶与海洋工程
导师：	周玉龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文