有限元是将一个物理实体模型离散成一组有限的相互连接的单元组合体,该方法在考虑物体内部存在缺陷时间,单元边界与几何界面一致,会造成局部网格加密,其余区域稀疏的非均匀网格分布,在网格单元中最小的尺寸会增加计算成本,再者裂纹的扩展路径必须预先给定只能沿着单元边界发展。
1999年,
美国西北大学Beleytachko提出了扩展有限法,该方法是对传统有限元法进行了重大改进。扩展有限元法的核心思想是用扩充带有不连续性质的形函数来代表计算区域内的间断,在计算过程中,不连续场的描述完全独立于网格边界,在处理断裂问题有较好的优越性。利用扩展有限元,可以方便的模拟裂纹的任意路径,还可以模拟带有孔洞和夹杂的非均质材料。