裂缝扩展的扩展有限元法模拟及在水工结构安全评估中的应用

扩展有限元法是一种能方便地分析静态和动态裂缝问题的新型数值方法。本项目拟采用一种可以直接获得缝尖应力强度因子的改进型扩展有限元法分析裂缝扩展，从而评估带缝水工结构的安全度。主要研究内容是：1、扩展有限元法理论的完善，包括裂缝面间的接触算法、裂缝状态判断算法、改进型三维扩展有限元理论、裂缝附近区域积分方案和积分子区域的自动形成方案；2、通过模型实验和理论分析建立混凝土类材料的三维复合裂缝断裂理论，包括三维断裂准则和三维裂缝扩展分析方法；3、研制改进型三维扩展有限元分析软件；4、对2-3个带缝水工结构进行分析，追踪裂缝发展全过程，评估结构安全性。.通过本研究，有望在结构开裂过程的仿真分析方面取得突破性进展。本研究有助于推动计算断裂力学的发展，为不连续介质的数值分析提供有效方法，同时为评估结构安全性和剩余承载力，为指导带缝结构的加固和运行提供科学依据。