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第24卷第1期Vol.24No.1

1998年3月JournalofGansuUniversityofTechnologyMar.1998

计算断裂力学进展

福元

(工业大学裂纹技术,兰州730050)

论述了计算断裂力学的产生和研究内容,并较全面地综述了计算断裂力学

在算法研究方面所取得的成果、发展水平以及发展趋势等问题.

计算断裂力学算法研究有限元法半解析数值方法实验-计算混合研

究

分类号O346.1

在工程力学中,一般力学问题的解决过程往往是先建立描述该问题的基本数学模型,进而

通过基本方程对该问题进行确定表达,最后去求解基本方程得出问题的解.然而,弹性力学、塑性

力学以及断裂力学的发展史表明,问题的基本方程容易建立而求解却非常.这类问题的求

解如果用解析法和能够手算的简化近似方法,所能解决的问题极其有限.断裂力学计算问题的

一个主要方面是求解应力强度因子(SIF).解析法和能够手算的近似法只能求解较简单的裂纹

体问题的SIF,对于比较复杂的问题则借助计算机科学和计算数学的理论成果,运用数值方法

来计算求解,于是便产生了计算断裂力学.但在六七十年代,一般只针对某一具体问题进行具体

的数值计算.随着断裂力学问题研究的日益深入,需要求解的问题日趋复杂化和多样化,使得

如何建立高效、高精度的计算方法,解决断裂力学数值计算中的共性问题成为必然,由此而产生

的计算断裂力学便是主要研究断裂力学中数值计算问题的断裂力学重要分支.其研究内容包

括:(1)建立适宜于数值计算的力学和数学模型;(2)研究和构造高效的算法;(3)研究断裂力

学问题需要的和工程实际应用的软件.

计算断裂力学主要是由计算机科学、数学(主要是计算数学)和力学(主要为计算力学和断裂

力学)学科相互交叉、相互渗透而产生的,这些学科目前发展都很迅速,这就促使计算断裂力

～3]

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学的发展非常迅猛,使计算断裂力学成为断裂力学中最具和发展前途的分支之一.本

文在收集近年来有关计算断裂力学研究成果的基础上,主要从计算断裂力学的算法研究角度

对计算断裂力学近期的研究成果、发展水平和发展趋势进行综述.

1计算断裂力学算法

纯算法研究一般有两个研究层次,一是找出新的数值方法和算法,二是对已有算法进行优

化.在计算断裂力学中,由于其研究对象的特殊性(对象为裂纹体),因此无论是寻求新的数值方

法和算法还是算法优化,都有其自身的特点.随着计算断裂力学的不断深入研究,已涌现出了许

多体现断裂力学特点的方法和算法.为了便于说明问题,下面从新型单元及单元法研究和

收稿日期:1997-07-21第一作者:男,1975年生,

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