Notched components are commonly used in engineering structures, where stress concentration may easily lead to crack initiation and development. The main goal of this work is to develop a simple numerical method to predict the structural strength and crack-growth-path of U-notched specimens made of brittle materials. For this purpose, the Fragile Points Method (FPM), as previously proposed by the authors, has been augmented by an interface damage model at the interfaces of the FPM domains, to simulate crack initiation and development. The formulations of FPM are based on a discontinuous Galerkin weak form where point-based piece-wise-continuous polynomial test and trial functions are used instead of element-based basis functions. In this work, the numerical fluxes introduced across interior interfaces between subdomains are postulated as the tractions acting on the interface derived from an interface damage model. The interface damage is triggered when the numerical flux reaches the interface strength, and the process of crack-surface separation is governed by the fracture energy. In this way, arbitrary crack initiation and propagation can be naturally simulated without the need for knowing the fracture-patch before-hand. Additionally, a small penalty parameter is sufficient to enforce the weak-form continuity condition before damage initiation, without causing problems such as artificial compliance and numerical ill-conditioning. As validations, the proposed FPM method with the interface damage model is used to predict the structural strength and crack-development from U-notched structures made of brittle materials, which is useful but challenging in engineering structural design practices.


翻译:在工程结构中通常使用已知部件,压力集中很容易导致裂缝的启动和开发。这项工作的主要目标是开发一个简单的数字方法,以预测由易碎材料制成的U型点标本的结构强度和生长路径。为此,作者以前提议的脆弱点方法(FPM)已经通过FPM域界面的界面损坏模型而得到加强,以模拟裂缝启动和开发。FPM的配方是以不连续的Galerkin弱化形式为基础的,即使用点基点的、连续的多核试验和试验结构设计功能,而不是基于元素的功能。在这项工作中,子圆点之间的内部界面中引入的数字通量是假定的,因为从界面损坏模型到界面的界面强度,模拟裂缝启动和开发过程都受到断裂动能的制约。在这种情况下,任意的裂缝启动和扩散可以自然地模拟,而无需了解断裂裂痕-连续的多金属结构设计功能而不是基于元素的功能设计功能。在这个工作中,子部位之间引入的数字通畅通的通量通度,而无需事先了解断裂裂裂裂裂断的建筑结构结构结构结构结构结构的稳定性,因此造成合规性要求,因此,因此使用一个小的校正变的校正标定法是造成不力的,因此,因此,一个极化的精确质化的精确的调整的调整的调整的调整是造成。 。一个小的精确质的精确质的精确度是造成。 。

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