带孔的零部件在工程结构中有着广泛的应用,装配时产生的应力集中、接触作用往往使孔边产生裂纹。PMMA又称有机玻璃,是目前性能最优良的透明高分子材料,其机械强度、抗拉伸和抗冲击强度均高于普通玻璃。并且,相对于同尺寸的普通玻璃材料,PMMA的质量可以降低一半以上。与此同时,PMMA还具有卓越的加工性能,在航空、机械等领域应用十分广泛。因此,为保证工程结构安全,充分合理地利用材料,探讨孔边裂纹的产生及其扩展情况具有重要意义。论文以PMMA为研究对象,对应力强度因子、裂纹扩展以及止裂等问题进行研究。首先,本文阐述了扩展有限元的基本理论,分析不同类型的判断准则,并着重介绍其中的两种:应力强度因子判断准则和最大主应力判断准则。此外,基于ABAQUS平台,采用XFEM模拟试件在静态载荷下的裂纹状态,以此验证ABAQUS在模拟裂纹时的可靠性。其次,研究了预裂纹长度、圆孔半径、试件宽度和圆孔位置对应力强度因子的影响。在静态载荷下,通过在裂纹尖端设置止裂孔,研究止裂孔对应力强度因子的影响。再者,本文基于分离式霍普金森杆,通过实验和仿真分别研究了含圆孔PMMA板的单边裂纹动态扩展问题,将仿真结果与实验结果进行对比验证仿真模型的有效性。在此基础上,分析圆孔半径、预裂纹长度、止裂孔半径和止裂孔圆心与裂尖竖直位移对裂纹动态扩展的影响。最后,本文将上述研究拓展到鸟撞风挡的工程实际中,在传统鸟撞仿真中引入裂纹的失效模式,研究风挡的变形以及裂纹的萌生和扩展。研究结果表明,静态加载时,试件的不同尺寸对应力强度因子具有较大的影响。动态加载时,圆孔半径和预裂纹长度会影响裂纹的起裂时间。在裂纹尖端设置止裂孔可以有效地抑制裂纹扩展,并且止裂孔半径及止裂孔圆心与裂尖竖直位移对止裂效果有显著作用。本文研究结果对PMMA材料工程应用有一定的参考价值。