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 debonding 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,因为压力集中很容易导致裂缝的启动和发展。这项工作的主要目标是开发一个简单的数字方法,以预测由易腐材料制成的U型点标记标本的结构强度和裂变路径。为此,作者以前提议的脆弱点方法(FPM)已经通过在FPM域界面的界面上设置的界面分解模型而得到加强,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片多面测试和试验功能,而不是基于元素的功能。在这项工作中,子界间内部界面中引入的数字通量随着界面上的牵引力而产生。当数字通量达到界面的强度,而结晶体分离的模型过程受断裂能量的制约。在这种情况下,任意的裂变形和扩散可以自然地模拟,而无需了解断裂式结构结构结构界面结构结构结构结构结构的功能。在此过程中,在开始稳定之前,使用这种结构变压的方法是造成机变压的稳定性,因此,在开始之前需要强制地调整结构的稳定性, 。在开始之前,因此, 进行精确的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性要求是使用。 。 。 。 进行 。 。 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行