鈍形和銳形切口尖端應(yīng)力場邊界元法分析.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會遇到含切口構(gòu)件，切口端部嚴(yán)重的應(yīng)力集中或應(yīng)力奇異會影響構(gòu)件的安全，對切口根部的應(yīng)力場展開研究具有重要的理論意義和很強(qiáng)的工程應(yīng)用價值。本文利用邊界元法計(jì)算鈍形切口端部的熱彈應(yīng)力集中系數(shù)和銳形切口的熱彈奇異應(yīng)力場以及應(yīng)力強(qiáng)度因子，分析切口端部應(yīng)力集中以及奇異應(yīng)力場與切口深度、切口角度的關(guān)系。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先梳理了彈性力學(xué)邊界元法基本理論和實(shí)施過程，利用邊界元法計(jì)算平面鈍形切口端部的彈性應(yīng)力場。選取切口開

2、口角度為30°、60°、90°、135°，切口端部圓孔半徑為0.05mm、0.5mm、1.0mm、2.5mm的鈍形切口模型，計(jì)算鈍形切口角平分線上內(nèi)點(diǎn)的應(yīng)力值。研究發(fā)現(xiàn)最大周向應(yīng)力出現(xiàn)在切口根部圓弧邊界上，周向應(yīng)力隨著距切口端部距離的增加而減小，并最終趨于角平分線上的平均應(yīng)力，而角平分線上的徑向應(yīng)力值由零增加到極值后再逐漸減小。另外，當(dāng)切口開角為銳角時，周向應(yīng)力、徑向應(yīng)力隨切口張角的增大有微弱減小，但切向應(yīng)力隨切口張角的增大而明顯減小。

3、當(dāng)切口開角為鈍角時，不同圓孔半徑內(nèi)點(diǎn)的周向應(yīng)力值與該切口周向應(yīng)力極值的比值不隨圓孔半徑的變化而變化。
　　其次引入自然熱應(yīng)力邊界積分方程，分析了單、雙材料平面鈍形切口端部的熱應(yīng)力場，發(fā)現(xiàn)鈍形切口端部的熱應(yīng)力變化規(guī)律與彈性應(yīng)力場相似。又計(jì)算了平面銳形切口的奇性次數(shù)和熱應(yīng)力強(qiáng)度因子，發(fā)現(xiàn)對稱銳形切口只有Ⅰ型熱應(yīng)力強(qiáng)度因子K1，且其值隨著開口角度的增加而減小，而銳形斜切口同時有Ⅰ型和Ⅱ型應(yīng)力強(qiáng)度因子，且熱應(yīng)力強(qiáng)度因子K1隨著斜切口傾角的