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无网格法理论及MATLAB程序
1.7.2.2 5.2.2 内部基函数扩展
5.2.2 内部基函数扩展

由线弹性断裂力学可知,裂尖应力场通常具有的奇异性,传统的MLS 近似函数由于使用多项式基函数,难以模拟这种奇异性。考虑到MLS 基函数可以为任意函数且能精确再生基函数中的任意项,Belytschko 等[4]将Westergaard 解[107]的裂尖奇异场函数引入到MLS 的基函数中,修正后的基函数的形式为

式中r 为某点距裂尖的距离,θ 为该点与裂纹尖端的连线和裂纹线的夹角(见图5.2)。式(5.18)称为完全扩展(full enrichment),式(5.19)称为径向扩展(radial enrichment)。此类扩展方法往往配合可视准则使用,其优点是与只含有单项式的近似函数相比,其未知变量数并未增加,且能很好地模拟裂尖应力、应变场。但不难看出由于基函数的项数大大增加,MLS 形函数中矩阵A 的规模增大许多,必须选择足够大的影响域才能满足A 矩阵可逆。其结果是计算效率大大降低且破坏了刚度矩阵的稀疏性,求解变得极为复杂。