تعداد نشریات | 7 |
تعداد شمارهها | 399 |
تعداد مقالات | 5,389 |
تعداد مشاهده مقاله | 5,288,209 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,948 |
بررسی رشد ترک چسبنده در محیط دو فاز با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته | ||
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
مقاله 11، دوره 52، شماره 9، آذر 1399، صفحه 2289-2300 اصل مقاله (885.37 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2019.16126.6138 | ||
نویسندگان | ||
احمد شوشتری* ؛ سجاد بایگی | ||
دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد | ||
چکیده | ||
ایجاد و گسترش ترک در محیط متخلخل اشباع یکی از نکات مهمی است که در چند سال اخیر تحقیقات گستردهای بر روی آن انجام شده است، یکی از روشهای نوین برای بررسی و تحلیل ناپیوستگی در محیط دو فاز مانند گسترش ترک، روش المان محدود توسعه یافته میباشد. مزیت این روش نسبت به روشهای دیگر عدم نیاز به مش بندی مجدد محیط در هر مرحله از آنالیز میباشد. در روش المان محدود توسعه یافته با غنی کردن المانهایی که ناپیوستگی در آن ها وجود دارد، نیاز به مش بندی مجدد در هر مرحله از تحلیل نمیباشد. در این مقاله به بررسی گسترش ترک چسبنده در محیط متخلل اشباع دو فاز با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته پرداخته شده است. برای تحلیل محیط متخلخل اشباع ابتدا معادلات بقای جرم، بقای مومنتوم و بقای انرژی برای در نظر گرفتن تاثیر همزمان جابجایی، فشار و دمای محیط متخلخل اشباع بر گسترش ترک بدست آمده و برای در نظر گرفتن نحوه گسترش ترک از مدل ترک جسبنده استفاده شده است. برای غنی کردن المانهای ترک خورده از تابع هویساید و برای حل همزمان معادلات از روش نیوتن رافسون استفاده شده است. در انتها دو مدل عددی که توسط محققان دیگر مورد تحلیل قرار گرفته است، برای بررسی صحت سنجی روابط بدست آمده، مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج عددی بدست آمده نشان دهنده حداکثر 5 درصد اختلاف با نتایج کارهای عددی گذشته میباشد | ||
کلیدواژهها | ||
المان محدود توسعه یافته؛ مش بندی؛ محیط متخلل اشباع؛ ترک چسبنده؛ رشد ترک | ||
موضوعات | ||
محیط های متخلخل | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Study of Growth of Cohesive Crack in two Phase Environments with Extended Finite Element Method | ||
نویسندگان [English] | ||
Ahmad Shooshtari؛ Sajjad Baygi | ||
Ferdowsi University of Mashhad | ||
چکیده [English] | ||
Initiation and progression of cracks in a saturated porous media is an important topic which has attracted considerable attention from researchers in the recent years. Extended finite element method (EFEM) is a contemporary technique removing the necessity of consecutive meshing of the problem in the analysis process. In the EFEM by enriching the elements whose discontinuity there exists, there is no need for re-meshing at each step of the analysis. .In this paper, EFEM is used to evaluate progression of cohesive crack in a two phase saturated porous media. To analyze the saturated porous media, at the first, the equations of mass conservation, momentum conservation, and energy conservation are established to consider simultaneous effects of displacement, pressure, and temperature on the crack progression. The cohesive model is used to simulate crack progression. Heavy-side functions are used to enrich finite elements and the resulting system of equations are solved by Newton Raphson method. Finally, the numerical model were analyzed by other researchers is considered to evaluate the derived relationships. Numerical result show that maximum variation by other researchers is 5%. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Extended finite element method, meshing, saturated porous media, cohesive crack, growth of crack | ||
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
مراجع | ||
[1] T.Belytschko and T.Black, Elastic crack growth in finite element with minimum remeshing. International Journal of Numerical Methods in Engineering, 1999. 45: p. 601620. [2] N.Moes, J.Dolbow, and T.Belytschko, A finite element method for crack growth without remeshing. International Jounal of Numerical Methods in Engineering, 1999. 46: p. 131-150. [3] J.Dolbow, An extended finite element method with discontinuous enrichment for applied mechanics. 1999, Northwestern University. [4] J.J.C.Remmers, R.d. Borst, and A.Needleman, The simulation of dynamic crack propagation using the cohesive segment method. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2008. 56: p. 70-92. [5] T.Belystchko, et al., Arbitrary discontinuities in finite elements. International Journal of Numerical Methods in Engineering, 2001. 50: p. 993-1013. [6] N.Sukumar, et al., Modeling holes and inclusions by level sets in the extended finite-element method. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2001. 190: p. 6183-6200. [7] J.Chessa and T.Belytschko, An extended finite element method for two phase fluids. J Appl Mech, 2003. 70: p. 10-17. [8] A.Pirec and E.Detouranay, An implicit level set method for modeling hydraulically driven fractures. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2008. 197. [9] J.Rethore, R.d. Borst, and M.A.Abellan, A two-scale approach for fluid flow in fractured porous media. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2007. 71: p. 780-800. [10] B.Lecampion, An extended finite element method for hydraulic fracture problems. Commun. Numer. Methods Eng, 2009. 25: p. 121-133. [11] E.Gordeliy and A.Peirce, Coupling schemes for modeling hydraulic fracture propagation using the XFEM. Comput. Methods Appl. Mech. Eng, 2013. 253: p. 305-322. [12] E.Gordeliy and A.Peirce, Enrichment strategies and convergence properties of the XFEM for hydraulic fracture problems. Comput. Methods Appl. Mech. Eng, 2015. 283: p. 474-502. [13] J.Vignollet, S.May, and R.d. Borst, Isogeometric analysis of fluid-saturated porous media including flow in the cracks. Int. J. Numer. Methods Eng, 2016. [14] R.de.Borst, Fluid flow in fractured and fracturing porous media: A unified view. Mechanics Research Communications, 2017. 80: p. 47-57. [15] K.Terzaghi, Theoretical Soil Mechanics. 1943: John Wiley & Sons. [16] D.Gawin and P.Klemm, Coupled heat and moisture transfer with phase change in porous building materials. Arch Civil Engng, 1994. 40: p. 89-104. [17] B.A.Schrefler, X.Y.Zhan, and L.Simoni, A coupled model for water flow, air flow and heat flow in deformable porous media. Int J Numer Meth Heat Fluid Flow, 1995. 5: p. 531.745 [18] H.Vaziri, Theory and application of a fully coupled thermo-hydro-mechanical finite element model. Compos Struct, 1996. 61: p. 131-146. [19] B.Gatmiri and C.Arson, a powerful tool of thermohydromechanical behaviour and damage modeling of unsaturated porous media. Comput Geotech, 2008. 35: p. 890-915. [20] J.Taron and D.Elsworth, Thermal–hydrologic– mechanical–chemical processes in the evolution of engineered geothermal reservoirs. Int. J. Rock Mech. Min. Sci, 2009. 46: p. 855-864. [21] R.Gelet, B.Loret, and N.Khalili, A thermo-hydromechanical coupled model in local thermal nonequilibrium for fractured HDR reservoir with double porosity. J. Geophys. Res, 2012. [22] S.N.Pandey, A.Chaudhuri, and S.Kelkar, A coupled thermo-hydro-mechanical modeling of fracture aperture alteration and reservoir deformation during heat extraction from a geothermal reservoir. Geothermics, 2017. 65: p. 17-31. [23] I.Asareh, Y.Cheol, and J.HoonSong, A numerical method for dynamic fracture using the extended finite element method with non-nodal enrichment parameters. International Journal of Impact Engineering, 2018. 121 p. 63-76. [24] H.Hyynh, et al., An extended polygonal finite element method for large deformation fracture analysis. Engineering Fracture Mechanics, 2019. 209 p. 344-406. [25] J. Deng, N.L., H. Zhou, and W. Xue, Predicting plastic and fracture properties of silicon oxycarbide thin films using extended finite element method. Journal of Alloys and Compounds, 2019. 792 p. 481-486. [26] J. Deng, N.L., H. Zhou, and W. Xue, Predicting plastic and fracture properties of silicon oxycarbide thin films using extended finite element method. Journal of Alloys and Compounds, 2019. 792 p. 481-486. [27] J.Chen and Z.Xiao, The enhanced extended finite element method for the propagation of complex branched cracks. Engineering Analysis With Boundary Elements, 2019. 104: p. 46-62. [28] M.W.Lai, D.Rubin, and E.Kremple, Introduction to Continuum Mechanics. 1993, Pergamon Press. [29] R.T.Fernandez, Natural Convection from cyllinders buried in porous media. 1972, Engineering University of California [30] J.P.Holman, Heat Transfer. 1968: Mc Grow-Hill. [31] O.C.Zienkiewicz, AHC.Chan, and M.Pastor, Computational geomechanics with especial refrence to earthquake engineering, ed. Wiley. 1999. [32] R.W.Zimmerman and G.S.Bodvarsson, Hydraulic Conductivity of Rock Fracturess. Transport in Porous Media, 1996. 23: p. 1-30. [33] F.Irzala, J.C.Remmers, and M.Huyghe, A large deformation formulation for fluid flow in a progressively fracturing porous material. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2013. 256(1(: p. 29-37. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 467 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 578 |