工程结构安全领域，裂纹扩展模拟一直是重大技术难题。传统方法在应对多裂纹交互作用时，常面临计算精度与效率难以兼顾的困境。近日，国内研究团队通过创新性应用围线积分法，在双孔边裂纹模拟中取得突破性进展。 实验采用40×40毫米薄板模型，对称设置两个半径2.5毫米的圆孔，每个孔边缘预制2.5毫米纵向裂纹。研究团队通过四边形八节点等参单元构建精细化网格，在远场拉伸载荷下，成功捕捉到两条裂纹同时沿最大周向应力方向扩展的全过程。 关键技术突破体现在三上：一是采用闭合积分路径设计，实现裂纹尖端应力场的精准捕捉；二是建立网格重划与结果映射机制，确保数据连续性；三是通过三阶段K因子曲线分析，完整呈现裂纹"上升-平台-加速"的扩展规律。与需手动追踪裂纹的XFEM方法相比，新方案计算效率提升约30%，且避免了复杂的前沿追踪脚本编写。 业内专家指出，该成果具有重要工程价值。在航空航天、压力容器等关键领域，多裂纹共存现象普遍存在。传统单一裂纹模型难以反映真实工况，而此次验证的双裂纹同步模拟技术，为复杂结构损伤容限设计提供了新思路。研究团队表示，该方法将率先应用于国产大飞机关键部件的疲劳寿命预测。 值得关注的是，此次实验数据与国内外经典文献高度吻合。在相同边界条件下，两种方法得出的裂纹路径最大偏差仅0.18毫米，应力强度因子相对误差小于1.5%。这种一致性不仅验证了围线积分法的可靠性，更标志着我国在断裂力学数值模拟领域已达到国际先进水平。
断裂计算的价值不仅在于获得合理的裂纹扩展路径，更在于在复杂条件下稳定输出可靠的关键参数和演化趋势。以双孔边裂纹这个典型难题为研究对象，围线积分法与XFEM及文献数据的高度一致传递出一个明确信息：只有坚持基准对标、流程标准化和多方法验证，才能让数值断裂分析从"可行"走向"实用"，更好地服务于结构安全和寿命管理的实际需求。