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本文从J.L.Bogdanoff提出的一种新的疲劳裂纹扩展模型出发,假定在裂纹扩展过程中存在不同的等概率均匀扩展区间,采用Z变换和其复数反演理论,推导出疲劳裂纹经任意次载荷循环后的失效概率计算的解析公式,计算结果与实验值符合较好、偏保守。 相似文献
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基于随机点过程理论的疲劳裂纹随机扩展模型 总被引:1,自引:0,他引:1
本文根据疲劳裂纹扩展特性,运用随机点过程理论导出了求取裂纹扩展随机过程低阶矩的公式。同时根据二阶矩近似法用Weibull分布近似给定寿命下的疲劳纹长度分布。给出了求取给定寿命下裂纹超值概率分布和给定裂纹长度下疲劳寿命分布公式。最后,用小样本孔边短裂纹扩展数据对模型适用性进行了初步验证。 相似文献
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人们已经发现应力强度因子变程△K与疲劳裂纹扩展率da/dN之间具有良好的对应关系,并由此建立了反映这些关系的各种理论。根据实验结果建立的疲劳裂纹扩展理论往往是假设性的(conjectory);但同时也可以用严谨的逻辑推理来导出疲劳裂纹扩展理论。演绎推导的理论和假设性的理论互为补充,促进了人们对疲劳裂纹扩展规律认识的不断深化。 本文对30年来疲劳裂纹扩展领域的工作进行了系统的总结,具体回顾考察了四种演绎推导理论:①无限大均匀宽板中的小裂纹扩展理论;②da/dN与△K相关的相似理论;③小范围屈服条件下均匀材料中的裂纹扩展理论;④链开式疲劳裂纹扩展理论,并将上述四种理论囊括在一个逻辑框架之中,用以分析疲劳裂纹扩展问题。本文也简述了如何应用这一逻辑框架来理解总结反映疲劳裂纹扩展行为的各种表达式,解释复杂的小裂纹扩展和复合材料中的裂纹扩展。 相似文献
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CTS试件中复合型疲劳裂纹扩展 总被引:3,自引:0,他引:3
针对复合型循环载荷作用下的金属构件中的裂纹扩展问题进行了实验分析和理论建模. 首先
采用紧凑拉剪试件(CTS)和
Richard研制的复合型载荷加载装置,对承受复合型循环载荷的裂纹进行了实验研究.
实验选择了两种金属材料试件,分别承受3种形式的复合型循环载荷的作用,在裂纹尖端具
有相同的初始应力场强度的条件下考察复合型循环载荷对裂纹扩展规律的影响.
实验结果表明,疲劳裂纹的扩展速率与加载角度有关. 对于同样金属材料的试件,当裂尖处
初始应力场强度相等时,载荷越接近于II型,裂纹增长速率越快. 采用等效应力强度
因子(I型和II型应力强度因子的组合)、裂纹扩展速率及复合强度等参数,以实验数据为
基础,建立了一个疲劳裂纹扩展模型,用来预测裂纹在不同模式疲劳载荷作用下的扩展速率.
为验证其有效性,该模型被应用于钢制试件的数值模拟计算中. 实验结果与模拟计算曲线保
持一致,表明该模型可以用来估算带裂纹金属构件的寿命. 相似文献
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微动疲劳是矿井提升钢丝绳主要失效形式之一,在钢丝微动疲劳过程中,微动磨损严重影响钢丝微动疲劳裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳断裂机制,故开展考虑微动磨损的钢丝微动疲劳裂纹扩展寿命预测研究至关重要. 运用自制钢丝微动疲劳试验机开展钢丝微动疲劳试验和拉伸断裂试验,通过高速度数码显微系统揭示微动疲劳过程中钢丝微动磨损演化、裂纹萌生和扩展及断裂特性,基于摩擦学和断裂力学理论,运用有限元法、循环迭代法和虚拟裂纹闭合技术建立了考虑微动磨损的钢丝微动疲劳裂纹扩展寿命预测模型,并进行试验验证. 结果表明:采用微动疲劳过程稳定阶段磨损系数预测钢丝微动磨损演化可保证预测正确性,微动疲劳过程中钢丝主要为I型裂纹扩展模式,考虑微动磨损的钢丝微动疲劳裂纹扩展寿命预测值和试验值吻合较好,验证了预测模型正确性. 相似文献
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传统的研究含缺口构件的疲劳的方法是将疲劳启裂和疲劳裂纹扩展两个过程完全独立起来,用不同的方法来模拟,相互间并没有定量的关系。本文是基于最新发展的多轴疲劳损伤理论,建立了一种适用于各种载荷条件下的疲劳启裂和裂纹扩展的普适方法。根据从弹塑性分析中得到的应力应变,确定疲劳损伤模型,建立能够预测疲劳启裂、裂纹扩展速率和扩展方向的新方法。整个模拟可以分为两步:弹-塑性应力分析得到材料的应力应变分布;再运用一个通用的疲劳准则预测疲劳裂纹启裂和裂纹扩展。通过对1070号钢含缺口试件的疲劳全寿命预测,得到了与实验非常吻合的模拟结果。 相似文献
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扩展有限元法在结构件疲劳寿命估算中的应用 总被引:1,自引:0,他引:1
为了高效、准确估算飞机典型结构件的疲劳扩展寿命,基于通用有限元分析软件ABAQUS的扩展有限元功能计算应力强度因子,采用NASGRO方程计算疲劳裂纹扩展速率。为了避免大量重复提交运算的繁琐过程,应用PYTHON语言开发了在ABAQUS疲劳裂纹扩展分析中反复调用扩展有限元结果和NASGRO方程的子程序,在指定的疲劳裂纹扩展路径上实现了对飞机连接件疲劳裂纹扩展速率与寿命的计算。结果表明,模拟的疲劳裂纹稳定扩展阶段的寿命曲线与实验结果吻合较好,疲劳寿命误差约为10%。 相似文献
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各向异性介质中SH波引起的裂纹扩展 总被引:3,自引:2,他引:1
本文利用Green函数法,求解各向异性介质中半无限长裂纹在SH波作用下,以任意速度扩展的问题。首先,利用Laplace变换和Cagniard-de Hoop反演法求解各向异性介质中反平面问题的Green函数,并利用它建立了求解裂纹扩展问题的积分方程。因为方程为Abel型的,所以可得到在SH波作用下,半无限长裂纹扩展问题的解析解。还可求得裂纹端点附近的应力和裂纹表面上位移的表达式。并对裂纹端点附近的奇异性进行讨论。最后讨论了裂纹尖端附近任一点的能量关系。并应用Griffith的能量准则,对裂纹扩展规律进行了讨论。 相似文献
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稳态循环应力下结构断裂可靠性设计方法 总被引:5,自引:0,他引:5
对含初始缺陷(宏观裂纹)结构进行无限寿命断裂可靠性设计,给出了疲劳裂纹扩展应力强度因子的二维概率密度函数及其门槛值分布函数公式,通过应力强度因子,门槛值干涉模型可求得裂纹不扩展的可靠度和指定可靠度下不扩展裂纹的最大尺寸,并确定含裂纹构件的检修周期。 相似文献
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In this paper interfacial edge crack problems are considered by the application of the finite element method. The stress intensity factors are accurately determined from the ratio of crack-tip-stress value between the target given unknown and reference problems. The reference problem is chosen to produce the singular stress fields proportional to those of the given unknown problem. Here the original proportional method is improved through utilizing very refined meshes and post-processing technique of linear extrapolation. The results for a double-edge interface crack in a bonded strip are newly obtained and compared with those of a single-edge interface crack for different forms of combination of material. It is found that the stress intensity factors should be compared in the three different zones of relative crack lengths. Different from the case of a cracked homogeneous strip, the results for the double edge interface cracks are found to possibly be bigger than those for a single edge interface crack under the same relative crack length. 相似文献
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本文提供了一种可以进行自增强处理的圆筒试样,通过实验用柔度法确定了该试样的表面裂纹的应力强度因子,介绍了含表面裂纹试样的柔度测试技术,导出了柔度与表面裂纹尖端前缘各点的应力强度因子的关系式,该式可作为各种含表面裂纹试样柔度法测表面裂纹 K_1因子的参考,本文还测定了不同自增强程度下,自增强圆筒的表面裂纹疲劳扩展规律。 相似文献
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An infinite elastic plane containing two straight cracks of arbitrary length and location is analyzed within the framework of elastostatics. The mathematical formulation is based on the stress solution for a single crack and leads to a system of singular integral equations that govern the crack surface displacement densities. The solution series in terms of the reciprocal of the crack centre distance is not suitable for cracks that are spaced too closely. It is shown by way of examples that the method of asymptotic solution is convenient for developing approximation expressions of the stress and displacement field with certain characteristics. The formulas for the stress intensity factors and crack opening are given for the case of a constant tensile load. Graphical results are given for the variations of the stress intensity factors with parameters depending on the relative positions of the cracks. 相似文献
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About ScienceDirect 《Theoretical and Applied Fracture Mechanics》1985,4(3):247-249
An infinite elastic plane containing two straight cracks of arbitrary length and location is analyzed within the framework of elastostatics. The mathematical formulation is based on the stress solution for a single crack and leads to a system of singular integral equations that govern the crack surface displacement densities. The solution series in terms of the reciprocal of the crack centre distance is not suitable for cracks that are spaced too closely. It is shown by way of examples that the method of asymptotic solution is convenient for developing approximation expressions of the stress and displacement field with certain characteristics. The formulas for the stress intensity factors and crack opening are given for the case of a constant tensile load. Graphical results are given for the variations of the stress intensity factors with parameters depending on the relative positions of the cracks. 相似文献
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The fracture toughness enhancement of mode III crack in transformation toughened ceramics such as Ce-TZP and Mg-PSZ is predicted by using a pressure sensitive transformation criterion and the weight function method. The theoretical analyses of the toughening effect for both stationary and steady-state growing crack are given, respectively. The results show that the toughening is only associated with crack growth and there is no toughening effect for stationary crack.The project was supported by the National Science Foundation of China 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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Large strain field near a crack tip in a rubber sheet 总被引:1,自引:0,他引:1
The distribution of stress-strain near a crack tip in a rubber sheet is investigated by employing the constitutive relation given by Gao (1997). It is shown that the crack tip field is composed of two shrinking sectors and one expanding sector. The stress state near the crack tip is in uniaxial tension. The analytical solutions are obtained for both expanding and shrinking sectors. 相似文献