Chủ nhật, 25/08/2019 00:26
Phân tích động lực học vết nứt trong vật liệu lẫn hạt cứng và lỗ rỗng bằng phương pháp phần tử hữu hạn nội suy liên tiếp mở rộng
Trương Tích Thiện1*, Trần Kim Bằng1 , Phan Ngọc Nhân1 , Bùi Quốc Tính2
*Tác giả liên hệ: Email: tttruong@hcmut.edu.vn
1 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2 Khoa Xây dựng Dân dụng và Môi trường, Viện Công nghệ Tokyo, Nhật Bản
Ngày nhận bài: 25/01/2019; ngày chuyển phản biện: 31/01/2019; ngày nhận phản biện: 25/02/2019; ngày chấp nhận đăng: 22/03/2019
Tóm tắt:
Vật liệu có lẫn những hạt cứng là một trong những loại vật liệu được sử dụng phổ biến trong nền công nghiệp hiện đại. Vết nứt và khuyết tật xuất hiện sẽ gây ra hiện tượng tập trung ứng suất và làm ảnh hưởng lớn đến độ bền của kết cấu. Các khuyết tật trong vật liệu có thể được mô tả dưới dạng các lỗ trống. Ứng xử của vết nứt trong miền xuất hiện lỗ trống và các hạt cứng sẽ phức tạp hơn dưới tác dụng của tải trọng động. Trong bài báo này, nhóm tác giả phát triển ma trận độ cứng và khối lượng cho các phần tử mô tả vết nứt, lỗ trống và hạt cứng trong vật liệu nền bằng phương pháp phần tử hữu hạn nội suy liên tiếp mở rộng (extended twice-interpolation finite element method - XTFEM) cho bài toán động lực học, tính toán hệ số cường độ ứng suất động theo thời gian, khảo sát sự ảnh hưởng của lỗ trống, hạt cứng gần vết nứt. Các kết quả tính toán hệ số cường độ ứng suất động tại đỉnh vết nứt bằng XTFEM sẽ được so sánh với kết quả đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế uy tín để kiểm chứng độ tin cậy.
Từ khóa:
hạt cứng, lỗ trống, mở rộng, nội suy liên tiếp, tải trọng động, vết nứt, XTFEM.
An extended twice-interpolation finite element method applied to simulate dynamic crack behaviour in matrix inclusion materials with random holes
Tich Thien Truong1*, Kim Bang Tran1 , Ngoc Nhan Phan1 , Quoc Tinh Bui 2
1 VNUHCM - Ho Chi Minh City University of Technology 2 Department of Civil and Environmental Engineering, Tokyo Institute of Technology, Japan
Received: 25 January 2019; accepted: 22 March 2019
Abstract:
Matrix inclusion materials are one of the most commonly used materials in modern industry. The appearance of cracks and defects will cause stress concentration and greatly affect the durability of the structure. Defects in materials can be described as holes. Cracks which appear in the domain containing holes and hard particles have more complicated mechanical behaviours than that under the effect of dynamic loads. In this paper, the authors develop stiffness and mass matrices for elements describing cracks, holes, and hard particles in the matrix materials by extended twice-interpolation finite element method - XTFEM for dynamic problems, computing dynamic stress intensity factor over time and evaluating the impact of holes and hard particles near to cracks. The results of calculating the dynamic stress intensity factor at crack tips by XTFEM will be compared with the results published in a prestigious international scientific journal to verify its reliability.
Keywords:
crack, dynamic load, extended, hard particle, hole, twice-interpolation, XTFEM.
Classification number:
1.9