Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子有限元计算分析

ABAQUS软件对中心穿透斜裂纹板及边斜裂纹板进行了有限元模拟.计算复合型裂纹的应力强度因子KⅠ和KⅡ,并将计算结果与现有理论结果进行了比较;分析了裂纹尺寸和裂纹角对应力强度因子的影响.结果表明:裂纹角从0°增大到90°,裂纹类型由复合型向纯Ⅰ型转变;用ABAQUS软件计算复合型裂纹的应力强度因子相对误差保持在5%之内,计算精度完全满足工程要求.     

Ⅰ、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析

对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟。前者裂纹面与载荷作用方向的夹角取15°~90°之间的6种情况,后者按纯Ⅰ型和纯Ⅱ型两种方式进行加载。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程,并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明:中心穿透裂纹板试样在15°和90°两种情况下KⅡ(t)和KⅠ(t)分别占主导成分;45°时KⅠ(t)和KⅡ(t)基本相同;随着裂纹面与载荷夹角的增加KⅠ(t)呈增加趋势而KⅡ(t)呈先增加后减小趋势。三点弯曲试样按纯Ⅰ型加载时KⅡ(t)基本为零,按纯Ⅱ型加载时KⅠ(t)幅值随时间而增加。     

内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子分析

应力强度因子是缺陷结构安全评定的必需参数。利用有限元分析软件ANSYS建立了内压作用下弯管环向穿透裂纹模型,以管道外径、管道厚度、纵向裂纹角、裂纹半角、环向裂纹角为参数,对不同参数下的应力强度因子进行了计算。结果表明:应力强度因子与纵向裂纹角θ1无关;应力强度因子随裂纹半角θ的增大而增大;应力强度因子随环向裂纹角θ2的增大先减后增。依据计算结果对参数进行了无量纲化,继而拟合了内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子计算关系式。     

弯矩作用下弯管内壁环向裂纹应力强度因子分析

应力强度因子KI是缺陷结构安全评定的必需参数.利用有限元分析软件ANSYS自顶向下方法建立了弯管内壁环向裂纹模型,并对弯矩作用下的KI进行分析.结果表明:无论张开弯矩还是闭合弯矩,KI随裂纹半角θ、纵向裂纹角θ1及裂纹深度与壁厚之比a/t的变化趋势均相同,但变化梯度不同.对张开弯矩,KI随环向裂纹角θ2的变化存在120°和240°两个波峰位置;对闭合弯矩,KI随环向裂纹角θ2的变化存在60°,180°和300°三个波峰位置,并非所有承受弯矩作用的含内壁环向裂纹弯管均危险.     

三维多裂纹应力强度因子的有限元分析

多处损伤和广泛分布疲劳损伤是影响军用老化飞机结构完整性的主要因素之一。三维裂纹前缘应力应变场很复杂 ,除个别理想情况外 ,绝大部分迄今为止无解析解。采用三维 2 0节点等参单元 ,运用ANSYS软件 ,对含半椭圆裂纹的半无限大体进行有限元分析 ,得到裂纹前缘各点的应力强度因子 ,通过对计算结果的分析 ,讨论裂纹长度、裂纹间距比、裂纹前缘位置对应力强度因子的影响以及多裂纹之间的相互影响 ,计算结果和手册的理论值比较表明 ,数值结果准确、方法可行     

含接触的多孔多裂纹结构应力强度因子分析

多孔多裂纹结构的损伤是老龄飞机和许多工程结构中存在的一种典型损伤形式,它严重影响着结构的完整性和使用安全。因此,研究多孔多裂纹结构的损伤容限问题,特别是结构的断裂特性,具有重要的工程意义和很高的实用价值。本文主要考虑销钉与结构间的接触问题,应用有限元方法,建立合理的计算模型,计算了多孔多裂纹结构的应力强度因子。通过大量计算,给出了典型多孔多裂纹结构应力强度因子的计算结果曲线,分析其相互影响规律及破坏特性。计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据。     

位移法求解应力强度因子的影响因素

基于Chen-Kuang公式、1/4节点位移公式,以有限尺寸板拉伸模型和三点弯曲模型为研究对象,研究了裂尖单元径向尺寸、围绕裂尖周向单元数和力学模型对无量纲应力强度因子计算结果的影响.分别给出了用两种方法进行有限元分析时裂尖径向单元尺寸和围绕裂尖周向单元数的合理取值范围,并指出对于1/4节点位移公式,在选用裂尖单元径向尺寸时还应考虑力学模型对计算结果的影响.     

一种加筋板多裂纹应力强度因子的试验验证方法

给出一种加筋板多裂纹应力强度因子试验验证方法,是基于等幅载荷下裂纹扩展速率反推得到的.该方法不仅能确定复杂问题的应力强度因子,而且能验证确定加筋板多裂纹应力强度因子的类比法.进行LY12CZ铝合金加筋板多裂纹裂纹扩展试验,给出试验验证反推应力强度因子的方法及过程.并给出用类比法近似计算的结果和试验验证结果及平均值.同时也指出这一方法可解决复杂问题应力强度因子的确定,但裂纹扩展速率存在一定的分散性.得到的结果表明试验验证方法和类比法对于确定加筋板多裂纹应力强度因子是可用的.     

单向拉伸有限板中心椭圆孔边裂纹应力强度因子的估算近似公式

在现有的有限宽板修正系数公式的基础上，通过有限元计算分析，给出了一个较为理想的有限宽板修正系数公式。结合文中的无限板中心椭圆孔边裂纹的应力强度因子估算式，能很好地解决有限宽板中心椭圆孔边裂纹的应力强度因子的计算。有限元计算表明公式具有足够的精度。     

应力强度因子的有限元计算

分别介绍和讨论了应力强度因子的有限元计算方法和如何进行裂纹体的有限元建模，应用ANSYS有限元分析软件计算了紧凑拉伸试样的应力强度因子，验证了方法的有效性。     

应用改进的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹应力强度因子

基于有限元计算结果计算结构的能量释放率,利用能量释放率来计算结构的应力强度因子。本文对现有的虚拟裂纹闭合方法作了改进,即应用本文改进的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹体应力强度因子时,裂纹前缘的裂纹面可以是任意形状,且裂纹前缘的有限元单元宽度可以不等。文中以三维表面裂纹为例,应用改进的虚拟裂纹闭合方法计算了该结构的应力强度因子,同时讨论了裂纹前缘有限单元宽度对应力强度因子的影响。     

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式.根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析...     

Stress Intensity Factors Evaluation for Rolling Contact Fatigue Cracks in Rails

The stress intensity factors (SIFs) for multiple rolling contact fatigue cracks of a network in the Iran railway under vehicle dynamic load are evaluated in this article. Stress intensity factor evaluation under dynamic loading is simulated in three dimensions using a linear elastic boundary element code. For this purpose, a UIC60 rail with accurate geometry using a boundary element method is studied. A three-dimensional model in Franc3D is provided. Finally, the influence of the friction coefficient between the wheel and rail, crack surface friction, trapped fluid, and initial crack length on SIFs are investigated in detail.     

有限加筋板宽度对应力强度因子的影响

基于线性累积损伤理论,分析了含裂纹损伤的加筋板加强筋宽度的不同对裂纹尖端应力强度因子的影响。然后根据分析得到裂纹尖端应力强度因子随加强筋宽度的变化规律。结果表明,随着加强筋宽度的增大,结构应力强度因子的下降幅度逐渐增大,当裂纹尖端离筋条越近时,这种现象越明显。     

锪窝孔边角裂纹应力强度因子参数敏感性分析

针对工程中常见的锪窝铆接结构,借助大型软件ANSYS对其孔边角裂纹进行有限元分析。通过改变结构几何厚度和锪窝孔的高度,研究含铆钉填充时锪窝孔边角裂纹应力强度因子的参数敏感性。通过对比分析,发现锪窝孔边角裂纹前沿应力强度因子与锪窝高度正相关,与结构厚度负相关;当锪窝高度与结构厚度之比为定值且大于0.5时,按比例同时改变锪窝高度与结构几何厚度,裂纹前沿应力强度因子可近似认为相同。     

基于扩展有限元模型的动态应力强度因子计算

为准确计算基于扩展有限元法（XFEM）的裂纹扩展模型中的应力强度因子,在ABAQUS软件中建立中心裂纹平板和三点弯曲的XFEM模型,采用相互作用积分法,通过用户子程序接口分别实现了Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式下裂纹扩展过程中应力强度因子的计算;研究了网格密度与积分半径对XFEM模型应力强度因子计算精度的影响规律,研究结果表明：当网格密度因子为0.012~0.016、相对积分半径为3时,应力强度因子收敛至稳定值,计算误差不超过3%。利用所提方法与程序计算了单边带孔疲劳裂纹扩展试样的动态应力强度因子,试验结果表明：基于Paris理论预测的剩余寿命与疲劳试验结果误差为5.3%,进一步验证了所提方法与程序的正确性。     

应用三维有限单元法计算应力强度因子

描述了两种基于有限单元计算面形裂纹应力强度因子的方法,建议了一种创造三维有限单元网格的途径。计算方法的精度通过和其它解析或数值解的比较得到了说明。     

轴承表面裂纹应力强度因子有限元分析

在ANSYS中建立152726QT铁路用滚动轴承的模型,在受力最大处建立裂纹,手动生成裂纹尖端处的奇异单元,建立接触对并且编写受力函数,设置路径在不同载荷作用下分别对不同长度的裂纹在不同深度的应力强度因子进行有限元计算,分析裂纹长度及载荷对应力强度因子的影响。