In this thesis, we have developed a Subtructured Finite Element / eXtended Finite Element (S-FE/XFE) method. The S-FE/XFE method consists in decomposing the geometry into safe FE-domains and cracked XFE-domains, and solving the interface problem with the Finite Element Tearing and Interconnecting method (FETI).This method allows for handling complex crack configurations in 3D structures with common commercial FE software that do not feature the XFEM.
The method is also extended to a mixed dimensional formulation, where the FE-domain is discretised with shell elements while the XFE-domain is modelled with three-dimensional solid elements. This is the so-called S-FE Shell/XFE 3D method. The mixed dimensional formulation is more convenient than a full XFE-3D formulation because it significantly reduces the computational cost and it is more accurate compared to a full shell model because it includes three-dimensional local features such as three-dimensional crack. The compatibility of the displacements through the interface is ensured using the Reissner-Mindlin equation.
The method has been extensively validated towards both academic problems and semi-industrial benchmarks in order to demonstrate the benefits of this approach. Among them, the S-FE/XFE method is applied to a crack analysis in a section of a compressor drum of a turbofan engine. The results obtained with the S-FE/XFE method are compared with those obtained with a standard FE computation. Furthermore, two applications of the S-FE shell/XFE 3D approach are proposed. First the load carrying capacity of a section of stiffened panel containing a through-the-thickness crack is investigated (this is the one-bay crack configuration). Second, the ability of the method for handling small surface cracks in large finite element models is addressed by looking at a generic 'large pressure panel' presenting realistic crack configurations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-03222007-182311 |
| Date | 29 March 2007 |
| Creators | Wyart, Eric |
| Publisher | Universite catholique de Louvain |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-03222007-182311/ |
| Rights | restricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
Page generated in 0.0025 seconds