李乐毅

(四川建筑职业技术学院机电与信息工程系，四川618000)

随着智能模拟软件的高速发展，模拟材料断裂的萌生、扩展和最终分离的整个变化过程需要高精度的模拟软件和解析方法，其中，目前一个重要研究发展方向是如何利用现有的商用有限元软件来准确高效地模拟材料的裂纹扩展。金属，尤其是弹塑性复合金属材料的裂纹萌生、扩展和最终分离是一个强非线性过程，传统的有限元解析方法很难有效地模拟弹塑性复合金属材料的裂纹萌生、扩展和最终分离引起的动态响应应力与位移扩展的不连续性[1-4]。

近十年来，为了专门克服弹塑性复合金属材料的裂纹变化过程所遇到的困难，许多专家学者提出了许多解析方法，例如改良边界元法、离散有限元法和虚拟节点法等[5-6]。上述理论都可以在一定范围内有效地模拟弹塑性复合金属材料裂纹的扩展，但通用性和运用范围受限，对于裂纹扩展复杂的弹塑性复合金属材料，在模拟时耗时较长或模拟结果发散。近几年，有专家学者提出了一种基于内聚力模型的有限元算法，该算法无需预先设置附加节点或约束就能处理弹性材料的裂纹发生、扩展和最终分离，由于基于内聚力模型的有限元算法具有精度高、稳定性好、耗时短等优点，表现出广阔的应用前景。但是，该方法尚未应用在弹塑性复合金属材料。

因此，在现有研究结论的基础上，针对一维弹塑性复合金属材料的断裂问题，以一维二节点杆单元为研究模拟对象，提出一种基于内聚力模型的一维弹塑性复合金属材料有限元模拟方法，并把该方法嵌入传统有限元软件Abaqus中进行有限元分析。……