Dynamic Fracture Analysis Using an Uncoupled Arbitrary Lagrangian Eulerian Finite Element Formulation

سال انتشار: 1390
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 124

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JSMA-3-3_003

تاریخ نمایه سازی: 28 مرداد 1402

چکیده مقاله:

This paper deals with the implementation of an efficient Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation for the three dimensional finite element modeling of mode I self-similar dynamic fracture process. Contrary to the remeshing technique, the presented algorithm can continuously advance the crack with the one mesh topology. The uncoupled approach is employed to treat the equations. So, each time step is split into two phases: an updated Lagrangian phase followed by an Eulerian phase. The implicit time integration method is applied for solving the transient problem in Lagrangian phase with no convective effects. A mesh motion scheme, in which the related equations need not to be solved at every time step, is proposed in Eulerian phase. The critical dynamic stress intensity factor criterion is used to determine the crack velocity. The variation of dynamic stress intensity factor along the crack front is also studied based on the interaction integral method. The proposed algorithm is applied to investigate the dynamic crack propagation in the DCB specimen subjected to fixed displacement. The predicted results are compared with the experimental study cited in the literature and a good agreement is shown. The proposed algorithm leads to the accurate and efficient analysis of dynamic crack propagation process.

کلیدواژه ها:

Three dimensional ALE finite element formulation ، Mesh motion ، Dynamic fracture ، Crack velocity ، Implicit dynamic analysis

نویسندگان

A.R Shahani

Department of Applied Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology

M.R Amini

Department of Applied Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Shahani A.R., Amini M.R., ۲۰۱۰, Analytical modeling of dynamic fracture ...
  • Yagawa G., Sakai Y., Ando Y., ۱۹۷۷, Analysis of a ...
  • Keegstra P.N.R., Head J.L., Turner C.E., ۱۹۷۸, A two dimensional ...
  • Caldis E.S., Owen D.R.J., Zienkiewicz O.C., ۱۹۷۹, Nonlinear dynamic transient ...
  • Kanninen M.F., ۱۹۷۸, A critical appraisal of solution techniques in ...
  • Swenson D.V., Ingraffea A.R., ۱۹۸۸, Modeling mixed-mode dynamic crack propagation ...
  • Wawrzynek P.A., Ingraffea A.R., ۱۹۸۹, An interactive approach to local ...
  • Shahani A.R., Seyyedian M., ۲۰۰۴, Simulation of glass cutting with ...
  • Rethore J., Gravouil A., Combescure A., ۲۰۰۴, A stable numerical ...
  • Shahani A.R., Amini M.R., ۲۰۰۹, Finite element analysis of dynamic ...
  • Nishioka T., Tokudome H., Kinoshita M., ۲۰۰۱, Dynamic fracture-path prediction ...
  • Hughes T.J.R., Liu W.K., Zimmermann T.K., ۱۹۸۱, Lagrangian Eulerian finite ...
  • Kennedy J.M., Belytschko T., ۱۹۸۱, Theory and application of a ...
  • Liu W.K., Belytschko T., Chang H., ۱۹۸۶, An arbitrary Lagrangian ...
  • Liu W.K., Chang H., Chen J.S., Belytschko T., Zhang Y.F., ...
  • Huerta A., Casadei F., ۱۹۹۴, New ALE application in non-linear ...
  • Wang J., Gadala M.S., ۱۹۹۷, Formulation and survey of ALE ...
  • Gadala M.S., Wang J., ۱۹۹۸, ALE formulation and its application ...
  • Gadala M.S., Wang J., ۱۹۹۹, Simulation of metal forming processes ...
  • Rodriguez-Ferran A.R., Casadei F., Huerta A., ۱۹۹۸, ALE stress update ...
  • Aymone J.L.F., Bittencourt E., Creus G.J., ۲۰۰۱, Simulation of ۳D ...
  • Rodriguez-Ferran A.R., Perez-Foguet A., Huerta A., ۲۰۰۲, Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) ...
  • Bayoumi H.N., Gadala M.S., ۲۰۰۴, A complete finite element treatment ...
  • Khoei A.R., Anahid M., Shahim K., DorMohammadi H., ۲۰۰۸, Arbitrary ...
  • Movahhedy M.R., ۲۰۰۰, ALE Simulation of chip formation in orthogonal ...
  • Gadala M.S., Movahhedy M.R., Wang J., ۲۰۰۲, On the mesh ...
  • Ponthot J.P., Belytschko T., ۱۹۹۸ , Arbitrary Lagrangian–Eulerian formulation for ...
  • Gadala M.S., ۲۰۰۴, Recent trends in ALE formulation and its ...
  • ANSYS Inc., ۲۰۰۹, ANSYS Release ۱۲.۱ User's Manual, Mechanical APDL, ...
  • Belytschko T., Liu W.K., Moran B., ۲۰۰۰, Nonlinear Finite Elements ...
  • Benson D.J., ۱۹۸۹, An efficient, accurate and simple ALE method ...
  • Ponthot J.P., Hogge M., ۱۹۹۱, The use of the Eulerian ...
  • Boman R., Ponthot J.P., ۲۰۰۴, Finite element simulation of lubricated ...
  • Martinet F., Chabrand P., ۲۰۰۰, Application of ALE finite element ...
  • Aymone J.L.F., ۲۰۰۴, Mesh motion techniques for the ALE formulation ...
  • Miranda I., Ferencz R.M., Hughes T.J.R., ۱۹۸۹, An improved implicit-explicit ...
  • Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., ۲۰۰۰, The Finite Element Method, vol. ...
  • Freund L.B., ۱۹۹۸, Dynamic Fracture Mechanics, Cambridge University Press, Berlin ...
  • Rose L.R.F., ۱۹۷۵, Recent theoretical and experimental results on fast ...
  • Rosakis A.J., Duffy J., Freund L.B., ۱۹۸۴, The determination of ...
  • Zehnder A.T., Rosakis A.J., ۱۹۹۰, Dynamic fracture initiation and propagation ...
  • Kalthoff J.F., Beinert J., Winkler S., ۱۹۷۷, Measurement of dynamic ...
  • Kanninen M.F., Popelar C.H., ۱۹۸۵, Advanced Fracture Mechanics, Oxford University ...
  • Yau J., Wang S., Corten H., ۱۹۸۰, A mixed-mode crack ...
  • Nikishkov G.P., Atluri S.N., ۱۹۸۷, Calculation of fracture mechanics parameters ...
  • Shih C., Asaro R., ۱۹۸۸, Elastic-plastic analysis of cracks on ...
  • Zienkiewicz O.C., Philips D.V., ۱۹۷۱, An automatic mesh generation scheme ...
  • Ravi-Chandar K., Knauss W.G., ۱۹۸۴, An experimental investigation into dynamic ...
  • Agrawal, A.K., ۲۰۰۲, Free surface effect on moving crack under ...
  • نمایش کامل مراجع