結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬.pdf

1、本文通過對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬方法的研究，為裂紋體有限元建模的參數(shù)選擇提供依據(jù)，同時(shí)，結(jié)合兩自由度模型計(jì)算了裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子及裂紋增量的疲勞擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂紋疲勞擴(kuò)展的數(shù)值模擬技術(shù)。并取得了良好的實(shí)際效果。 本文數(shù)值模擬技術(shù)的主要內(nèi)容體現(xiàn)于以下四個(gè)方面： 1.考慮到裂紋尖端處的應(yīng)力奇異性，在利用有限元方法計(jì)算平板表面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)，裂尖區(qū)域采用三維四分之一分點(diǎn)20節(jié)點(diǎn)等參退化奇異單元。文中研究了裂紋前緣第一層單

2、元的邊長(zhǎng)L與裂紋深度a之比L/a、圍繞裂紋前緣的單元層數(shù)R以及每層單元?jiǎng)澐值姆輸?shù)m(網(wǎng)格疏密)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，并用無因次化的形狀系數(shù)Y表示應(yīng)力強(qiáng)度因子，分析結(jié)果與Newman-Raju公式計(jì)算結(jié)果基本相近。 2.為了進(jìn)一步探明三維表面裂紋在疲勞載荷下的擴(kuò)展規(guī)律，本文對(duì)等幅拉伸載荷作用下三維表面疲勞裂紋擴(kuò)展過程中其形狀的變化規(guī)律進(jìn)行了理論推導(dǎo)和有限元計(jì)算，獲得了一種推導(dǎo)疲勞裂紋擴(kuò)展過程中裂紋形狀的有效方法。 3.實(shí)際工程

3、的結(jié)構(gòu)中，裂紋多處于復(fù)合型狀態(tài)，因此復(fù)合型裂紋斷裂的理論研究有著更為重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。在復(fù)合加載狀況下裂紋的擴(kuò)展方向如何，對(duì)于Ⅰ-Ⅲ型的復(fù)合加載，裂紋擴(kuò)展方向是沿著原裂紋線方向擴(kuò)展的，即這種加載狀況與Ⅰ型相同，對(duì)此問題大家已經(jīng)研究很透徹。對(duì)于Ⅰ-Ⅱ型復(fù)合加載，裂紋擴(kuò)展方向不再是沿著原裂紋線方向擴(kuò)展，本文利用ansys有限元軟件模擬Ⅰ-Ⅱ型復(fù)合加載裂紋擴(kuò)展路徑。 4.利用本文的裂紋體有限元模型計(jì)算焊接結(jié)構(gòu)表面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度