基于虛擬裂紋閉合法的裂紋擴(kuò)展與疲勞壽命研究.pdf

1、斷裂力學(xué)在結(jié)構(gòu)、機(jī)械、巖土、航空航天、船舶與海洋工程、核電、油氣管道等工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但只有極少數(shù)斷裂力學(xué)問(wèn)題存在解析解，絕大多數(shù)工程實(shí)際中所遇到的斷裂力學(xué)問(wèn)題都要借助于數(shù)值分析方法才能夠解決。 本文首先介紹了基于有限元法計(jì)算斷裂參數(shù)的各種數(shù)值方法，包括計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的外推技術(shù)，計(jì)算J-積分的等效區(qū)域積分技術(shù)，計(jì)算應(yīng)變能釋放率的虛擬裂紋擴(kuò)展技術(shù)。然后著重介紹了具有方便、效率高、計(jì)算精度高、不依賴網(wǎng)格尺寸和裂紋尖端無(wú)需特

2、殊單元等特點(diǎn)的虛擬裂紋閉合法(Virtual Crack Closure Technique，簡(jiǎn)稱VCCT)。利用通用有限元軟件ABAQUS的自定義單元（UEL）功能，基于VCCT開發(fā)出了適用于線狀直線擴(kuò)展裂紋的VCCT 斷裂單元，用于計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子和模擬裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展；進(jìn)一步開發(fā)出了適用于線狀直線擴(kuò)展裂紋的VCCT 疲勞單元，用于疲勞壽命預(yù)測(cè)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣的算例表明，采用VCCT 斷裂單元計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子精度可靠；通過(guò)雙懸臂梁