Double inclined cracks overlapping effect on mixed stress intensity factors using XFEM object-oriented implementation
The object of research is the Mixed Mode Stress Intensity Factor (MMSIF) of a two-dimensional (2D) plate. With the emergence of modern technologies and advanced innovations which contribute to the development and improvement of the design, implementation and management of construction projects, it h...
Saved in:
| Published in: | Technology audit and production reserves (Online) Vol. 1; no. 1(75); pp. 12 - 18 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Journal Article |
| Language: | English |
| Published: |
01.01.2024
|
| ISSN: | 2664-9969, 2706-5448 |
| Online Access: | Get full text |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | The object of research is the Mixed Mode Stress Intensity Factor (MMSIF) of a two-dimensional (2D) plate.
With the emergence of modern technologies and advanced innovations which contribute to the development and improvement of the design, implementation and management of construction projects, it has become easier. However, it is very difficult to manufacture components free from unavoidable defects, such as cracks, which lead to material deterioration and ultimately shorten its service life. Based on the process of local enrichment region using partition of unity concept, the extended finite element method (XFEM) has overcome the limitations of the standard FEM method in terms of modeling and numerical simulation of discontinuities (cracks) while gaining its general advantages. This makes XFEM a powerful and widely used digital tool in recent years. One of the most frequently raised problems in the discontinuities field (cracks) is the phenomenon of juxtaposition of multiple cracks in a cracked isotropic plate, which must be studied to determine the extent of its effect on the crack stress intensity factor in order to obtain higher safety reliability. On this basis, an improved object-oriented programming (OOP) with extended finite elements was used because of its great importance and well-known benefits.
In this paper, the MMSIF of a 2D plate is determined to show the effect of the out-of-phase orientation of the angle, as well as the effect of the juxtaposition of two inclined cracks. As a result of the research, it is shown that, the convergence between the results obtained in this study with those reported in the literature, and to theoretical values is remarkable, and their close agreement was noted. In the future, based on the object-oriented approach characteristics represented by flexibility, scalability, and modularity, which were explained in this research, this proposed approach can be enriched to include heterogeneous materials modeling, whether linear or nonlinear, crack propagation in dynamics, in addition to Complex 3D industrial problems.
Об’єктом дослідження є коефіцієнт інтенсивності напружень у змішаному режимі (MMSIF) двовимірної (2D) пластини.
З появою сучасних технологій та передових інновацій, які сприяють розвитку та вдосконаленню проєктування, реалізація та управління будівельними проєктами стали легшими. Однак дуже важко виготовити компоненти без неминучих дефектів, таких як тріщини, які призводять до псування матеріалу та, зрештою, скорочують термін його служби. Заснований на процесі локального збагачення області з використанням концепції розділення єдності, розширений метод скінчених елементів (XFEM), подолав обмеження стандартного методу FEM з погляду моделювання та чисельного моделювання розривів (тріщин), отримавши при цьому свої загальні переваги. Це робить XFEM потужним і широко використовуваним цифровим інструментом в останні роки. Однією з найбільш часто порушуваних проблем у сфері розривів (тріщин) є явище юкстапозиції множинних тріщин у тріщинуватій ізотропній пластині, яке необхідно досліджувати для визначення ступеня його впливу на коефіцієнт інтенсивності напружень тріщини з метою отримання вищої надійності безпеки. На цій основі було використано покращене об’єктно-орієнтоване програмування (ООП) із розширеними скінченими елементами через його велике значення та добре відомі переваги.
В роботі визначено MMSIF 2D пластини, щоб показати ефект протифазної орієнтації кута, а також ефект юкстапозиції двох похилих тріщин. У результаті дослідження було показано, що збіжність між результатами, отриманими в цьому дослідженні, з тими, що повідомляються в літературі, і з теоретичними значеннями є чудовою, і було відзначено їх близький збіг. У майбутньому, на основі характеристик об’єктно-орієнтованого підходу, представлених гнучкістю, масштабованістю та модульністю, які були пояснені в цьому дослідженні, цей запропонований підхід може бути збагачений, щоб включати гетерогенне моделювання матеріалів, будь то лінійне чи нелінійне поширення тріщин у динаміці, на додаток до складних 3D промислових задач. |
|---|---|
| ISSN: | 2664-9969 2706-5448 |
| DOI: | 10.15587/2706-5448.2024.298883 |