Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/49919
Title: | Analysis of cracks in transversely isotropic, linear elastic half-space by weakly singular boundary integral equation method |
Other Titles: | การวิเคราะห์รอยร้าวในตัวกลางกึ่งปริภูมิยืดหยุ่นเชิงเส้นที่มีคุณสมบัติเหมือนกันตามขวาง โดยระเบียบวิธีสมการปริพันธ์ขอบเขตเอกฐานต่ำ |
Authors: | Tien Ngoc Pham |
Advisors: | Jaroon Rungamornrat Withit Pansuk Yasuhiko Sato |
Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Engineering |
Advisor's Email: | Jaroon.R@chula.ac.th,Jaroon.R@chula.ac.th Withit.P@chula.ac.th ysato@eng.hokudai.ac.jp |
Subjects: | Integral equations Numerical analysis สมการอินทิกรัล การวิเคราะห์เชิงตัวเลข |
Issue Date: | 2015 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | This dissertation presents an efficient numerical technique for the analysis of stress intensity factors and T-stress components for arbitrary-shaped cracks in a homogeneous, linear elastic half-space under various conditions on the free surface. The key governing equations are established in a form of weakly singular boundary integral equations involving both unknown relative and sum of the crack-face displacements. A systematic regularization technique based on the integration by parts and special decompositions of singular kernels is adopted to regularize all involved strongly singular and hyper-singular integrals to those containing only weakly singular kernels and requiring only continuous crack-face data for their validity. Besides the direct consequence of the weakly singular nature, the governing integral equations also possess several positive features such as no requirement of free-surface discretization and the capability to treat material anisotropy, non-planar crack geometry and general crack-face loading conditions. In numerical implementations, a weakly singular, symmetric Galerkin boundary element method along with the special near-front approximation is employed to solve the traction integral equation for the relative crack-face displacement. The sum of the crack-face displacement is then obtained by solving the displacement integral equation via standard Galerkin method. The stress intensity factors and the T-stress components along the crack are extracted directly from the near-front relative and sum of the crack-face displacement data. Obtained numerical results for various scenarios clearly demonstrate the accuracy, convergence and capability of the proposed technique. |
Other Abstract: | วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอระเบียบวิธีเชิงตัวเลขที่มีประสิทธิภาพสำหรับวิเคราะห์หาค่าตัวประกอบความเข้มของความเค้นและองค์ประกอบหน่วยแรงทีสำหรับรอยร้าวรูปร่างใดๆในตัวกลางกึ่งปริภูมิยืดหยุ่นเชิงเส้นเนื้อเดียวภายใต้เงื่อนไขขอบเขตบนผิวอิสระแบบต่างๆกัน สมการกำกับหลักถูกพัฒนาให้อยู่ในรูปแบบของสมการเชิงปริพันธ์พื้นผิวเชิงเอกฐานต่ำที่เกี่ยวข้องกับผลต่างและผลรวมของการขจัดบนผิวรอยร้าว ระเบียบวิธีการลดความเป็นเอกฐานของสมการปริพันธ์ซึ่งอ้างอิงจากการหาปริพันธ์แบบแยกส่วนและการแยกส่วนของเคอร์เนลที่มีความเป็นเอกฐานถูกนำมาใช้ในการพัฒนาสมการปริพันธ์พื้นผิวที่เกี่ยวข้องเฉพาะเคอร์เนลที่มีความเป็นเอกฐานต่ำ และต้องการเพียงความต่อเนื่องของข้อมูลที่ผิวของรอยร้าวเท่านั้น นอกเหนือจากผลกระทบโดยตรงจากความเป็นเอกฐานต่ำ สมการกำกับเชิงปริพันธ์ยังมีจุดเด่นอื่นๆ อาทิเช่น ไม่จำเป็นต้องพิจารณาพื้นผิวอิสระในขั้นตอนการประมาณผลเฉลย และสามารถประยุกต์ใช้กับกรณีของวัสดุที่มีคุณสมบัติขึ้นอยู่กับทิศทาง รอยร้าวที่ไม่ใช่รอยร้าวแบบระนาบ และแรงกระทำบนผิวรอยร้าวแบบทั่วไป ระเบียบวิธีบาวดารีเอลิเมนต์แบบสมมาตรกาเลอคินเชิงเอกฐานต่ำพร้อมด้วยการประมาณผลเฉลยบริเวณใกล้ขอบรอยร้าวแบบพิเศษถูกนำมาใช้ในการแก้สมการเชิงปริพันธ์ของแรงที่ผิวรอยร้าว เพื่อหาผลต่างของการขจัดบนผิวรอยร้าว ส่วนผลรวมของการขจัดบนผิวรอยร้าวสามารถหาได้โดยการแก้สมการปริพันธ์การขจัดด้วยระเบียบวิธีมาตราฐานของการ์เลอคิน ตัวประกอบความเข้มของความเค้นและองค์ประกอบหน่วยแรงทีสามารถคำนวณได้โดยตรงจากข้อมูลผลต่างและผลรวมของการขจัดบนผิวรอยร้าวบริเวณใกล้ขอบรอยร้าว ผลเฉลยเชิงตัวเลขที่ได้สำหรับกรณีต่างๆแสดงให้เห็นถึง ความถูกต้อง การลู่เข้าของผลเฉลย และความสามารถของระเบียบวิธีที่นำเสนอ |
Description: | Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2015 |
Degree Name: | Doctor of Philosophy |
Degree Level: | Doctoral Degree |
Degree Discipline: | Civil Engineering |
URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/49919 |
URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2015.215 |
metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2015.215 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
5571441621.pdf | 5.96 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.