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關鍵詞：車身輕量化；復合材料；宏觀斷裂力學模型；耐撞性能分析 隨著汽車普及程度的提升，汽車行業得到飛速發展。與此同時，環境污染、能源短缺問題日益嚴重。汽車輕量化是解決上述問題的一個重要方向，所以成為研究與應用的熱點［1］。

隨后美國科學家歐文在此基礎上提出了能量釋放率，它是裂紋擴展單位面積所需要消耗的能量，并將應用對象擴展到工程準脆性材料（如鑄鐵）。同時，歐文還證明了裂紋尖端的應力場和位移場可以用一個與能量釋放率有關的單參量表征，這就是后來著名的應力強度因子（一種對應力大小的度量）。如今，近10厘米厚的應力強度因子手冊已是工程師的必備之物。

隨著對斷裂問題的深入研究及數學工具的方便使用，斷裂力學理論會日益成熟，斷裂力學應用會日漸廣泛。 對于數值計算方法，其未來的發展趨勢為：跨尺度的斷裂力學數值計算方法、并行數值計算方法、解析法與數值法的結合、多種計算方法的有機結合于融合、數據處理自動化。 下載地址：斷裂力學中的數值計算方法及工程應用

斷裂力學是研究含裂紋構件強度與壽命的一門固體力學新分枝，是結構損傷容限設計的理論基礎。從材料特定來看，包括兩類斷裂力學： a) 線彈性斷裂力學：適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況； b) 彈塑性斷裂力學：適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。

01 應用背景 斷裂力學是研究含裂紋物體的強度和裂紋擴展規律的科學，固體力學的一個分支，又稱裂紋力學，起源于20世紀20年代A.A.格里菲斯對玻璃低應力脆斷的研究。其后，國際上發生了一系列重大的低應力脆斷災難性事故，促進了這方面的研究，并于50年代開始形成斷裂力學。

筆者對斷裂力學方法在工程上的應用十分關注，目前的主要應用有： • 在規范層面，目前船舶行業已經對LNG Type B貨艙要求做裂紋擴展分析； • 在海工結構（導管架平臺）工程應用層面，工程臨界分析（ECA）也經常得以應用來分析“已知”裂紋，以支持維修決策和制定檢驗方案等等, DNV-ST-0119中，對于浮式風機基礎，視斷裂力學方法為疲勞壽命計算的方法之一

一、經典斷裂力學的"阿喀琉斯之踵"1.1 數學尖點 vs 物理現實1913年，Inglis分析了含裂紋無限大板的應力集中問題，奠定了線彈性斷裂力學（LEFM）的基礎。其核心假設是：裂紋尖端是數學上的尖點（半徑為零）。

因此需要研究結構疲勞裂紋擴展規律及斷裂失效控制理論和方法，即斷裂力學。2.分類 根據裂紋尖端屈服區域大小不同，斷裂力學可分為線彈性斷裂力學與彈塑性斷裂力學。前者適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況；而后者適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。

本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學、并行計算。

在斷裂力學問題的分析中應力強度因子人是預判含裂紋構件發生斷裂和裂紋發生擴展速率的首要判據司。獲得應力強度因子的方法大致上可分為解析法、數值法和實驗法。

</p><div contenteditable="false" width="100%"> <hr> </div><p>斷裂力學中應用有限元法的問題的本質就是引起裂紋擴展的應力奇異性問題。</p><p>裂紋通常在具有奇異性的凹角及固體中總是存在的孔穴處發生。</p><p>從理論上講，在這種奇異點處將出現無限大的應力，而裂紋是否擴展則取決于在離裂紋尖端的一定距離內這一應力衰減的方式。

對于結構件受拉壓彎扭后發生的斷裂失效，如果采用靜力學分析方法，會得到應力分布，但無論外力多大都無法觀察到斷裂效果。雖然采用動力學分析方法可以實現斷裂效果，但時間步長較小而求解時間長導致求解效率低。所以提出一種基于準靜態力學的斷裂失效的仿真方法。

發現一本關于斷裂力學的好書，在此分享給大家。作者非常貼心的制作了該書的電子版網站（可能需要翻墻才能訪問）。

隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應用的范圍也不斷的擴大，在化工、冶金、建筑、環境等相關領域中也被廣泛應用。 現代流體力學研究方法包括理論分析，數值計算和實驗研究三個方面。這些方法針對不同的角度進行研究，相互補充。

20世紀20年代，Griffith[1]通過對飛機玻璃中破裂和流動現象的研究，提出裂紋是否擴展可由一個熱力學條件決定，奠定了斷裂力學的基礎。根據Griffith的表述，裂紋的擴展釋放了表面牽引力，造成了狀態的不平衡，根據最小勢能原理，勢能會減少以及表面能增加，勢能的變化與內能的釋放和外部載荷做功有關。

礦業與冶金 以濕法冶金應用為例，CFD技術利用流體力學、傳熱學、冶金反應工程學等多學科交叉模擬實際反應過程中難以檢測和控制的環節，避免了傳統的基于半經驗、半理論方法對攪拌釜內多相流的預測缺陷，可節約成本、時間，以較小的代價達到優化反應設備、控制最佳反應過程的目。 6.

礦業與冶金 以濕法冶金應用為例，CFD技術利用流體力學、傳熱學、冶金反應工程學等多學科交叉模擬實際反應過程中難以檢測和控制的環節，避免了傳統的基于半經驗、半理論方法對攪拌釜內多相流的預測缺陷，可節約成本、時間，以較小的代價達到優化反應設備、控制最佳反應過程的目。 6.