裂纹尖端断裂力学参数计算VIP免费

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度因子KI的计算1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义事故调查发现→断裂起源于构件中裂纹1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义缺陷：传统强度理论并没有考虑材料中是否有缺陷，对有缺陷的材料，对其安全可靠性不能做出正确的判断。1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义xy2axyxyxdydraKrKrKrKIIxyIyIx23cos2sin2cos223sin2sin12cos223sin2sin12cos2IijKIijKK反映了裂纹尖端应力场的强弱程度1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义ICKK(3)确定带裂纹构件的安全性。(1)确定含裂纹构件的临界载荷。G，a，KIC→Fc(2)确定裂纹的极限尺寸。G，F，KIC→a为材料的断裂韧性2、裂纹尖端KI的计算方法KI的计算方法解析法数值法位移外推法J积分法2、裂纹尖端KI的计算方法),,(wafaKI为裂纹尖端无无裂纹时的应力f(a,w,…)为几何修正系数缺陷：适用于几何简单的板类，杆类，梁类构件；对于较复杂得构件，无法得到正确的解析解。2、裂纹尖端KI的计算方法)1(2uvrGKI裂纹前缘(1)rru)-(12GlimK0I(2)LuucB3)8()-4(1E2K31-K34K2ICIBI(3)变换(1)得ChenLSandKuangJH.Amodifiedlinearextrapolationformulafordeterminationofstressintensity缺点：取决于节点的位置和其位移值精度2、裂纹尖端KI的计算方法J积分定义为与路径无关的曲线积分2I-1JEKxxyyyyyxyxxxnntnnttx,ty分别为X,Y轴的引力分量n为积分路劲上的单位法向量间接求得缺点：只能应用于穿透性裂纹，对于表面椭圆裂纹，剪切滑移等裂纹根本无法计算。3、裂纹尖端应力奇异性的处理r/1对这种奇异性问题，用常规的单元，势必得不到精确的解；一般采用1/4节点的二次等参单元。LHH/4L/41233、裂纹尖端应力奇异性的处理LHH/4L/4ABCXA,XB,XC为A，B，C节点的坐标，uA,uB,uC分别为三节点的水平位移。裂纹线上任意一点的坐标x和位移u都可以用形函数插值为：11)1(5.0)1)(1()1(5.0)1(5.0)1)(1()1(5.0CBACBAuuuuxxxx(4)其中0Ax4/BLxLxC0Au代入(4)式化简]5.0)1)[(1()1(25.0CB2uuuLx(5)3、裂纹尖端应力奇异性的处理])21(2[11CBuuLxxuxuxx(6)在极坐标中0,rx故(6)变为])21(2[11CBuuLrxuxuxx根据材料的本构关系，应力与应变成正比，故应力也与r/1项成比例(7)3、裂纹尖端应力奇异性的处理LHH/4L/4ABC当]5.0)1)[(1()1(5.0xCBuuuL(8)]1)u(2u[-4L1CBxuxuxx(9)由(9)式知应力，应变不具有奇异性因此，裂纹尖端采用1/4节点等参二次单元是合理的。3、裂纹尖端应力奇异性的处理4、ansys计算过程及结果几何参数：a=25.2mm；b=126mm；t=6.3mm，2h=2b材料参数：3.0;G206apE载荷：MPa5004、ansys计算过程及结果4、ansys计算过程及结果4、ansys计算过程及结果最大应力420MPA4、ansys计算过程及结果载荷：MPaKImMPa02468101214161020304050位移外推KI解析法KI不同载荷下的应力强度因子4、ansys计算过程及结果1313.51414.51515.5162.53.3510位移外推KI解析解KIKIb:aa/b4、ansys计算过程及结果1313.51414.51515.5160.75124位移外推KI解析KIKIh:bbh/