使用扩张有限元法对钢制压力容器跟管道的塑性(4)

图2 两钢瓶几何尺寸

图3 爆破实验后的钢瓶试样

用不同的算法得钢瓶的塑性破坏载荷预测值在表1中列出。结果是使用XFEM考虑不同的初始裂纹的位置和大小的影响得出的。结果表明，有限压力并未由于使用更好的1.5毫米*4.5毫米*0.75毫米的网格划分而有较大的改变。比较位置差异，初始裂纹尺寸对塑性失稳压力有较大的影响。随着裂纹长度l和深度a下降，钢瓶的有限压力明显增加。当初始裂纹尺寸的降低到L = 4.5毫米和a= 1.5毫米，实验数据和分析结果之间的相对误差在2–4.7%以内。目前的研究表明，弧长算法和非线性稳定计算也预测钢柱塑性破坏载荷的有效方法。表1表明，两种算法的预测结果与使用XFEM有很好的一致性。XFEM（裂纹尺寸L = 4.5毫米和a=1.5毫米）和两个算法之间的相对误差分别在从-2.2到0.5%和从-2.5到1.2%范围之内。表2比较了采用不同的算法的不同的网格模型的CPU时间。初始裂纹设置为穿墙体裂纹在位置B（L = 9毫米a= 6毫米）。结果表明，非线性稳定算法需要最少的计算资源。虽然XFEM是相对昂贵的计算，XFEM的主要优势在于模拟损伤起始沿任意路径后，裂纹萌生和扩展。