用于模拟混合模式加载和过载下疲劳裂纹扩展的粘性XFEM模型

结构承受的循环荷载可能在方向和大小上发生变化，本研究提出了一种延性材料中疲劳裂纹扩展的新方法，可以捕获混合模式加载和过载，并使用扩展有限元法用于处理任意裂纹路径。此外，自适应网格划分用于最小化计算时间，物理裂纹尖端前方的断裂过程区由内聚牵引力表示，从中可以提取弹塑性材料的能量释放率和应力强度因子。本文还将该方法与Paris方程兼容，Paris方程是计算疲劳裂纹扩展速率的经验关系式。在算例中比较了两种不同的内聚力计算模型，使用具有静态内聚定律的内聚带模型和基于界面厚水平集方法的模型，这两个模型都与模态I分析关系和混合模态实验显示出良好的一致性。此外，还表明，所提出的模型可以捕获过载导致的裂纹扩展延迟。