Crack Analysis Using Extended Finite Element Method With Virtual Crack Closure Technique - Wong , Ee Fun (2016)
Kegagalan retakan adalah masalah umum dalam struktur kejuruteraan di mana retak kecil berpotensi untuk menjejaskan keseluruhan struktur. Walaupun terdapat teori yang sedia ada dan penemuan secara berterusan dalam bidang mekanik patah, kajian analisis perambatan retakan masih dalam penyelidikan. Faktor Kamatan tegasan (SIF) dan Kadar Tenaga Keterikan (SERR) adalah parameter retakan penting yang digunakan untuk menganggar kelakuan struktur yang mengandungi retakan dan sekitar hujung retakan. Dalam kajian ini, XFEM bersempena dengan VCCT diperkenalkan untuk mengira parameter SERR dan SIF. Dalam kombinasi tersebut, VCCT dinyatakan sebagai kriteria kegagalan untuk mengira SERR di hujung retakan. Selain itu, analisis tiada perambatan retakan dibentangkan di plat retakan pinggir dan plat retakan condong. Sementara itu, analisis perambatan retakan ditunjukkan oleh rasuk dua julur (DCB). Keputusan simulasi dibandingkan dengan keputusan teori di mana ia sebagai rujukan. Dalam analisis penumpuan, analisis jejaring berstruktur menggunakan XFEM-VCCT telah terbukti secara stabil dalam analisis apabila retakan terletak di muka elemen dan juga di pinggir elemen. Dalam analisis retakan pinggir, purata perbezaan diperolehi oleh XFEM-VCCT adalah kira-kira 0.5% manakala ralat purata dikira dengan FEM konvensional adalah lebih daripada 1% berbanding dengan penyelesaian teori. Selain itu, dalam analisis retakan condong yang berbeza sudut, purata perbezaan yang diperolehi XFEM-VCCT adalah 1.06% dan 1.45% bagi KI dan KII. Di samping itu, purata perbezaan dalam analisis perubahan panjang retakan adalah 2.58% bagi KI dan 1.62% bagi KII. Untuk analisis perambatan retakan, XFEM-VCCT menunjukkan beban maksimum yang dicapai adalah 1246 N dengan ralat 1.11% berbanding dengan 1260 N yang dikira secara teori dan panjang retakan maksimum ialah 840mm, manakala pengiraan teori adalah 880m. Daripada keputusan yang diperolehi, bilangan elemen yang digunakan oleh XFEM-VCCT dalam semua model adalah jauh kurang daripada FEM konvensional. Secara keseluruhannya, kaedah yang kini dicadang telah menunjukkan keputusan yang baik melalui perbandingan. Ia banyak mengurangkan masa pengiraan komputer dan meningkatkan penyelesaian dalam analisis retakan untuk industri kejuruteraan.