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裂尖曲率对裂纹前缘塑性区的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
考虑尖端为圆弧形的钝头裂纹模型,在外围取线弹性无裂纹体的解,应用线场分析方法。形成一套估计钝头裂纹前缘塑性区尺寸的方法。对含径向裂纹和圆弧形裂尖的圆盘受均匀张力作用情况,给出了塑性区的裂纹前缘尺寸与裂纹尖端曲率的关系。得到的结论是,塑性区的裂纹前缘尺寸与裂纹尖端曲率有关;对于给定的塑性区的裂纹前缘尺寸,载荷反比于外缘尺寸的平方。前一结论说明了塑性区的裂前尺寸作为裂纹失稳扩展判断的局限性;后一结论说明了裂纹体强度失效的尺寸效应规律:抗断强度与总体线尺寸的平方成反比。 相似文献
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Shih[1]应用奇异单元,获得了不考虑应力松驰小范围屈服条件下复合型裂纹尖端塑性区形状。Z.Z.Zu等[2]采用Rice[5]给出的裂纹尖端应力关系式,利用有限元分析获得了不考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区,本文基于静力学中内力与外力平衡条件,用线弹性的全场解代替局部解,给出了考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区边界方程,获得了考虑应力松驰下的任意方向的塑性区尺寸及塑性区形状 相似文献
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基于扩展有限元法的裂尖场精度研究 总被引:2,自引:0,他引:2
扩展有限元方法基于单元分解的基本思想,通过引入位移加强函数来表征裂纹的不连续性和裂尖的奇异性。在裂尖加强单元与常规单元之间有一层混合单元,当对裂尖特定区域进行加强时,混合单元个数相应增加,混合单元个数与计算精度存在一定联系。本文提出一种正方形裂尖加强区域的选择方式,可得到较单个加强和圆形加强精度更高、更稳定的计算结果。对于不同长度的裂纹,表征裂尖场奇异性所需的裂尖加强范围存在较大差异,以正方形裂尖加强方式进行计算,得到了不同裂纹长度下最优的加强尺寸。 相似文献
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由全量理论的弹塑性本构方程出发,提出了一种求线性硬化材料裂纹问题的应力函数解法,并求得了线性硬化材料界面裂纹裂尖附近的弹塑性应力场,通过对扩张的Dundurs异材参数β的讨论分析了应力场的振荡奇异性。 相似文献
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现实中的裂纹一般都属于三维裂纹.绝大多数关于三维裂纹的研究通常只关心裂尖场的奇异项及应力强度因子,而不涉及其高阶项.然而,在疲劳以及小裂纹等问题中,高阶项的影响一般是不能忽略的.针对三维椭圆裂纹,通过特定的坐标转换,得到了沿椭圆长、短轴方向的应力分布及其高阶项,并依据该高阶项,提出了三维裂纹问题的应力强度因子数值外插法,通过有限元分析,证实了所提出的外插法的有效性. 相似文献
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循环塑性区大小是疲劳断裂研究中非常重要的一个参数.本文运用数值方法,考察了不同塑性本构模型、有限单元尺寸、几何非线性、载荷比等参数对于裂纹尖端疲劳塑性区大小的影响.结果发现除塑性本构模型外其他参数对于裂纹尖端疲劳塑性区大小影响不大.同时对Ⅰ、Ⅱ型混合裂纹在多轴非比例载荷下给出了由Jiang和Kurath定义的疲劳塑性区... 相似文献
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对纤维增强复合材料的裂纹起裂及开裂方向准则进行了研究,提出了复合型断裂的正应力强度因子比准则(Normal Stress Intensity Factor Raito Criterion).此准则是一种综合考虑了正应力强度因子和剪应力强度因子对裂纹起裂的推动的准则,并且不需要预先确定材料的特征尺度,使用较方便,且预测结果是很好的。 相似文献
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一种XFEM断裂分析的裂尖单元新型改进函数 总被引:4,自引:2,他引:4
提出了一种适用于裂尖改进单元的新型改进函数, 基于三角变换的方法, 保留裂纹尖端场的应力奇异性和裂纹上、下表面的位移不连续性, 将常规扩展有限元法裂尖改进单元的4 项改进函数缩减为2 项, 裂尖改进单元的结点由常规的8 个改进自由度减少为4 个. 采用2 个正交的水平集函数表征材料内部裂纹面, 详细阐述了改进单元类型的判别方法, 给出一种改进单元的分区域积分方案. 最后, 若干断裂力学问题经典算例的数值计算结果表明:建议的裂尖改进函数具有较高的数值精度, 该方法是十分有效的. 相似文献
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本文采用Jiang-Sehitoglu循环塑性模型和多轴疲劳准则对紧凑拉伸式样裂尖的循环塑性变形、裂纹扩展速率和残余应力进行了有限元数值模拟,着重考察了单元的类型和最小单元尺寸对裂尖循环塑性和裂纹扩展速率的影响.紧凑拉伸试样的材料为1070钢,数值模拟采用了线性单元(四节点)和二次单元(八节点)两种单元,裂尖附近有限元单元的最小尺寸从0.007mm到0.24mm不等.文中将裂纹扩展速率的预测值与实验值进行了比较,通过对裂纹扩展速率的比较,确定在疲劳塑性分析时对单元类型和尺寸进行合理选取. 相似文献
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Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口脆断准则 总被引:4,自引:0,他引:4
基于最大周向应力和Seweryn-Novozhilov准则,用线弹性奇异应力场,给出Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口的脆性断裂准则;并把裂纹作为切口张角为零的V形切口,这样就把V形切口问题与裂纹问题的断裂准则统一起来.为了验证该准则,本文采用有机玻璃板材加工多种V形切口试件进行了拉伸实验;同时,应用该准则对文献[16]中复合载荷下双边切口试件进行了起裂方向和临界载荷预测,并与其实验结果相比较.结果表明,本文所给出的Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口脆性断裂准则与实验是相吻合的,适合于实际工程应用。 相似文献
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扩展裂纹尖端的塑性热耗散与温度场 总被引:2,自引:0,他引:2
材料的不可逆变形功以热的形式耗散,形成温度场,本文考虑Ⅰ型裂纹尖端过程区塑性变形功的热耗散,视裂尖塑性过程区为内热源,通过合理地构造一个热源密度函数,结合裂尖塑性区的近似模型,给出了裂纹定常扩展过程中的裂尖温度场。 相似文献
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金属材料疲劳寿命由裂纹萌生和裂纹扩展寿命两部分组成,其中对于萌生寿命中的小裂纹分析是精确描述裂纹萌生寿命的关键.而小裂纹在扩展过程中由于尺寸相对较小,导致传统线弹性断裂力学预测方法失效,需要对其进行改进,考虑裂纹尖端塑性区引起的残余压应力对小裂纹扩展速度的影响.本文针对此问题进行了初步分析,通过对塑性区引起的残余应力的量化,结合小裂纹门槛值特性,提出了一种经验型修正的小裂纹扩展模型,用于定量预测裂纹的萌生寿命.使用铝合金6082-T6缺口试样进行了疲劳实验,并与理论结果进行了对比,验证了所提模型的有效性. 相似文献
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考虑了I型裂纹尖端损伤区域内三种不同的约束应力分布形式,即右三角分布形式(情况A)、均匀分布形式(情况B)、左三角分布形式(情况C),并采用复变函数方法求得了应力强度因子与裂纹张开位移的解析解;在此基础上,通过数值计算得到了应力强度因子和裂纹张开位移随约束应力区长度、约束应力大小以及分布形式的变化规律。研究结果表明:随裂尖材料损伤程度的增加,裂尖损伤区内约束应力减小,应力强度因子和裂纹张开位移增大;约束应力的分布形式对应力强度因子和裂纹张开位移有显著影响;相对于其他区域,约束应力对裂纹尖端区域裂纹张开位移的影响较大。然而,对于裂尖损伤区域的形成与作用荷载、材料性质、构件几何尺寸之间的关系,还需要进行更为深入的研究。 相似文献