扩展裂纹端变形的有限元分析

本文使用基于大变形和与试样几何、加载类型一致的模型,裂尖用可崩开单元,采用加载线位移△与裂纹增量△α的试验记录作为控制裂纹扩展的条件,以节点漂移和松弛相结合的方法模拟裂纹扩展,进行了Ⅰ型扩展裂纹端变形的弹塑性有限元计算。结果表明,在裂纹稳定扩展过程中,瞬时裂尖张开位移CTOD和张开角CTOA均为常值,且与试验实测结果相符。说明它们是控制裂纹扩展的因素。由于计算中并无特别限制,因而,它们可能是比J积分更有希望的表征材料抵抗裂纹扩展特性的参量。     

HY-130钢J-R曲线特性的研究

本文分析了具有同样厚度不同宽度的带侧槽(side groove)HY-130钢三点弯曲深切口(deep notch)试样的J-R曲线(即J-△α曲线)的特性。发现当裂纹在有限载荷下扩展相同长度时,愈宽的试样的J积分值较小。认为这种现象与裂纹尖端塑性区尺寸有着密切的关系。     

弹塑性裂纹扩展的裂尖参数研究

在铝合金材料平面应力CT型试件裂纹的稳定扩展和动态塑性的低速裂纹扩展实验的基础上,利用有限元分析获得了弹塑性裂纹扩展尖端的裂尖参数,对高速冲击载荷作用下的裂尖响应作了数值模拟和探讨。通过3种不同载荷状态下的计算,在获得裂尖场分布的同时,发现三轴应力约束仅与试件几何和加载方式有关,并且三轴应力约束参数在裂尖前方相当长一段距离内保持恒值。通过与增量的积分参数T     

表面涂层裂纹的特性分析

采用有限元方法研究TiN涂层裂纹在弹性球循环挤压和滑动接触状态下的三维弹塑性特性,计算分析了涂层-基体的应力分布规律、涂层表面及界面裂纹的断裂强度。结果表明:在接触区边缘、涂层基体结合界面应力幅较大,容易萌生疲劳裂纹;裂纹强度J积分随载荷循环而呈周期性变化;涂层厚度、基体材料、裂纹形状、裂纹倾角等参数对涂层表面和界面裂纹的J积分有显著影响。     

含随机裂纹结构的弹塑性断裂分析

压力容器的失效大多为弹塑性断裂失效,CEGB R6、PD6493、SAPV95等规范都采用J积分参量进行断裂评价。开展了裂纹尺寸为随机变量时的弹塑性断裂分析,讨论了弹塑性的随机平衡微分方程和J积分随机分析方法,推导了裂纹尺寸对[B]矩阵和[Dep]矩阵的影响,编制了弹塑性随机有限元程序,并采用数值方法进行了验证。结果表明,与Morte-carlo方法相比误差为1.05%。     

二维弹塑性有限元网格与J积分计算精度

研究了二维Ｊ积分弹塑性有限元法辐射状网格划分时网格密度、畸形单元等对中心贯穿裂纹及缺口试样Ｊ积分值计算精度的影响。推荐选用８０左右单元的网格计算平面问题典型试样的Ｊ积分，说明它具有较高的精度和非常短的机时，个别畸形单元的出现对Ｊ积分计算影响甚微等优点。并指出划分网格时应避免大钝角和狭长阿格的出现。     

激光控制裂纹扩展的路径迭代法及收敛性分析

为了诱导和控制脆性材料板中裂纹沿非对称的预定轨迹扩展,给出一种求取激光扫描路径的迭代法,分析控制参数对收敛性的影响.基于PID控制理论,将裂纹扩展的实际轨迹与预定轨迹的偏差及其积分和微分项的组合构成激光扫描路径的迭代算式,通过强制裂纹按预定轨迹扩展的仿真分析,求得各步的扩展方向,并依此估计裂纹路径的偏差,避免了裂纹的自适应扩展分析及相应的网格重划分.选取不同的比例、积分和微分控制参数对典型实例进行路径迭代分析,结果表明比例控制参数对收敛性影响明显,较大的比例控制参数值有利于迭代的收敛,而微分控制参数应取较小的值.自适应裂纹扩展仿真分析显示,当激光沿迭代所得路径扫描时能够有效地诱导和控制裂纹沿预定轨迹扩展,证明了提出方法的有效性.     

J积分的数值计算及Dugdale模型的弹塑性修正系数Φ的适用范围

本文的内容分为两部分。第一部分利用文献[1]提出的弹塑性有限元方法用等参元和裂尖退化奇异元对平面应力状态的带中心穿透裂纹的平板进行了J积分的计算;阐述了进入屈服后加载增量步长的具体确定;以及讨论了选用不同高斯积分点(4点和9点)对J积分结果的影响等。第二部分根据J积分的数值计算结果,着重讨论了在弹塑性状态下,Dugdale模型的弹塑性修正系数Ф的适用范围,以及给出了可作工程估算用的材料断裂韧性K_c的计算公式。最后,文中扼要地论述了所得的结果可在工程设计中应用,把线弹性断裂力学的应用范畴推广到弹塑性断裂力学范畴。本文的结论对工程设计和断裂控制有实用价值。     

动态断裂问题的塑弹性有限差分分析

本文介绍了二维裂纹弹塑性体的动力学基本方程,它考虑了惯性项的影响。文中应用有限差分法,对平面单边侧裂纹试样的裂纹扩展时其周围的位移场和应力场进行了计算,并分析了材料塑性和裂纹扩展速度对裂纹周围位移场和应力场的影响。     

交变载荷作用下Ⅰ型裂纹准静态稳定扩展的有限元模拟

本文用二维弹塑性有限元素法分析了交变载荷作用下Ⅰ型裂纹准静态稳定扩展时裂尖前方应力场、应变场的变化和裂纹面的开闭现象;得到了裂纹扩展过程中的闭合应力和张开应力;裂尖塑性区和裂尖反向塑性区与裂纹长度的关系。在文献[1]的基础上,本文分析了扩展裂纹的开闭行为,进而揭示其与静止裂纹的差异。这种差异是由裂纹扩展时残留在裂纹面上的拉伸变形所致。本文详细地讨论了模拟裂纹扩展时,裂尖节点力释放技巧的重要性及其力学意义;并且利用共线双裂纹模型的概念对裂纹闭合现象作了进一步的分析。文中所得到的裂纹扩展时裂尖张开角的结论与文献[2]的实验结果基本一致。