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2009
Journal Article
Titel
Dynamische Rissanalyse in geschichteten anisotropen Verbundwerkstoffen mit einer Zeitbereichs-Randelementmethode
Alternative
Dynamic rift analysis in stratified anisotropic composites with a time range-border element method
Abstract
In diesem Beitrag wird eine neue Zeitbereichs-Randelementmethode für dynamische Rissprobleme in ebenen linear-elastischen anisotropen und geschichteten Verbundwerkstoffen vorgestellt. Dabei werden stationäre Risse unter Stossbelastung betrachtet. Die homogenen Teilschichten werden durch die Verwendung der Substrukturtechnik berücksichtigt. Für den äußeren Rand und die Grenzflächen werden die klassischen Verschiebungs-randintegralgleichungen verwendet, während auf dem Riss innerhalb einer homogenen Teilschicht hypersinguläre Spannungsrandintegralgleichungen implementiert sind. Es werden die zeitabhängigen Fundamentallösungen für anisotrope Werkstoffe verwendet. Für die räumliche Diskretisierung wird die Galerkin-Methode implementiert, während die zeitliche Diskretisierung durch ein Kollokationsverfahren erfolgt. Die Berechnung der unbekannten Randdaten und Rissöffnungen wird mit einem expliziten Zeitschrittverfahren durchgeführt.
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In this paper we present a novel time-domain boundary element method (BEM) for dynamic crack analysis in two-dimensional (2-D) linear elastic and layered anisotropic materials. Stationary cracks subjected to impact loading are considered. The homogeneous layers are considered by the multi-domain BEM formulation. On the external boundary and the interfaces, the classical displacement boundary integral equations are used, while the hypersingular traction boundary integral equations are applied on the crack-faces inside the homogeneous layers. The time-domain elastodynamic fundamental solutions for anisotropic solids are used in the present method. The spatial discretization is performed by a Galerkin-method while a collocation method is adopted for the temporal discretization. An explicit time-stepping scheme is developed to compute the discrete boundary data and the crack-opening-displacements.