Martínez Concepción ER, De Farias MM und Evangelista F
In dieser Arbeit wird die erweiterte Methode der finiten Elemente (XFEM) verwendet, um zunächst die Mechanismen der Rissbildung und -ausbreitung in ebenen Modellen zu simulieren und dann die Spannungsverteilungssingularitäten in der unmittelbaren Umgebung eines in dreidimensionale Modelle eingefügten Frontbruchs zu bestimmen. Das Wesentliche von XFEM ist die bekannte Methode der finiten Elemente (FEM), die Freiheitsgrade und Anreicherungsfunktionen hinzufügt, die dazu dienen, lokale Diskontinuitäten im Modell zu beschreiben. In XFEM wird die Bruchgeometrie unabhängig vom Netz entwickelt, sodass sie sich frei durch den Bereich bewegen kann, ohne dass das Netz an die Diskontinuität angepasst werden muss. Mit anderen Worten reproduziert XFEM die Diskontinuität des Verschiebungsfelds entlang des Bruchs, ohne dieses Merkmal direkt im Netz zu diskretisieren. XFEM führt die räumliche Diskretisierung von zwei klassischen Modellen der Bruchmechanik durch: dem Biegeversuch mit einer einzelnen Kante und einer Kerbe (SEN (B)) und dem scheibenförmigen kompakten Zugversuch (CDT). Das Ausbreitungskriterium basiert auf dem Anteil der freigesetzten Energie und den Spannungsintensitätsfaktoren (SIF). Die vom numerischen XFEM-Modell bereitgestellten Lösungen wiesen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den aus den experimentellen Daten gewonnenen Ergebnissen auf.