分享到:

表面裂纹应力强度因子工程计算方法

引古口 物体表面往往存在裂纹源,工程实践中多数脆性破坏是零件或结构中的表面裂纹或角裂纹的传播而引起。因而表面裂纹的研究是线弹性断裂力学的一个十分重要的课题。 应力强度因子是线性断裂力学中一个重要的物理参量。它既反映了裂纹尖端处应力塌的奇异性的效应,又反映了平均应力的作用;同时还包含了裂纹特征尺寸的影响。因此应力强度因子计算是一个重要问题。表面裂纹属于三维裂纹问题,到目前为止还没有准确的解析解。而采用三维有限元计算,虽然能取得较好结果,但计算费用大,时间长。工程上应用受到一定限制。为了工程上使用方便,本文对目前国内外关于表面裂纹应力强度因子计算方法作一归纳比较,提出工程上较适用的方法。工程针算方法简介 1962年I;二i。〔1〕首先研究了表面裂纹问题,将表面裂纹近似地简化成半椭圆盘状裂纹,I;二f。分析‘:ee。一Sneddon关于拉伸情况下无限体中含有一椭圆盘状裂纹的应力强度因子解,认为跟穿透裂纹情况相似,只要对有限厚度板的前、...  (本文共14页) 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究

裂纹损伤是船舶与海洋结构物等大型焊接结构中不可避免的损伤形式之一,对含裂纹损伤构件的安全状态评估是确保结构安全运行的关键。掌握描述裂纹损伤强度的性能参量—裂纹尖端应力强度因子、塑性区尺寸及裂纹尖端张口位移值和描述结构抗断裂能力参量—断裂韧性是准确评估含裂纹损伤构件安全状态的必要条件。本文基于断裂力学理论,通过有限元数值计算,建立了裂纹最大张口位移和裂纹损伤强度性能参量之间的函数关系,建立了由冲击试验吸收能确定钢板断裂韧性的方法,为含裂纹结构损伤强度的评估提供依据。本文所开展的主要工作以及结论归纳如下:(1)针对含有表面裂纹的有限平板模型,提出了确定拉弯复合载荷作用下平板构件裂纹深度方向的应力强度因子的简便计算方法。基于理论分析确定了裂纹最大张口位移与应力强度因子之间的函数关系,并在考虑多种因素影响的有限元数值计算结果分析的基础上,提出了不同影响因素下该函数关系对应的修正系数,建立了由表面裂纹最大张口位移直接确定裂纹深度方向应力强...  (本文共215页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

含表面裂纹损伤船体典型结构应力强度因子简化计算方法研究

T型板板焊接结构作为船体结构中典型的非平板构件,其焊趾处含表面裂纹的损伤情况是值得关心并需认真考量的。对于含表面裂纹构件损伤程度的判断,一般通过数值方法加以确定;工程上还会采取Irwin或者Newman的简化计算方法来对裂纹尖端应力强度因子进行估算。但是数值计算的过程过于繁琐,简化的计算方法又需要提供裂纹深度等工程上难以精确测量的参数,所有这些问题都对应力强度因子的计算方法提出了新的要求:如果能够通过对含表面裂纹的结构体进行简单的测量,从而使得在工作条件下便可直接获得结构表面裂纹的应力强度因子值,这将为工程上获取含裂纹结构体的服役状况提供非常便捷有效的支持,对快速判断结构损伤情况有着重大的参考意义。本文以船体结构典型构件——T型平板接头为研究对象,尝试基于表面裂纹的最大张口位移来计算裂纹应力强度因子,探索了在拉伸载荷、弯曲载荷和复合载荷作用下,应用最大张口位移法求解T型平板接头应力强度因子的过程,解决了非平板结构在应用最大张口位...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

CFL加固钢板中表面裂纹扩展规律研究

表面裂纹是金属结构中的常见缺陷,广泛存在于石油天然气管道、钢桥、海洋钻井平台、航空机械等金属结构中。尺寸较小时,表面裂纹对结构的承载力影响较小,但在环境与载荷的反复作用下容易发生扩展,并最终造成结构的破坏。如果不能及时发现,甚至会造成重大灾难。因此,表面裂纹是金属结构中一个不可小视的安全隐患。为了减少或杜绝该类安全隐患,采用纤维增强复合材料(FRP)加固含表面裂纹的钢结构无疑是一种先进的技术,也是钢结构加固领域的前沿课题。为此,本文采用本课题组发明的新型FRP片材——碳纤维薄板(CFL),对含三维表面裂纹的钢板进行了加固,并对加固后三维表面裂纹的应力强度因子进行了数值分析,然后在此基础上,对CFL加固钢板中三维表面裂纹的疲劳扩展规律进行了探讨。本文主要研究内容和结论如下:1)CFL加固钢板中三维表面裂纹应力强度因子的数值分析方法。根据表面裂纹前缘所处的应力状态,对不同应力状态下I型裂纹的应力强度因子采用不同的计算公式,提出了CF...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

《航空学报》1988年S1期
航空学报

表面裂纹应力强度因子的一种工程计算方法

本文研究了三维表面裂纹在承受拉伸载荷作用时前后自由表面对裂纹应力强度因子的影响效应,建立了半椭圆表面裂纹在拉伸载荷作用下应力强度因子工程计算的一种新方法。把表面裂纹应力强度因子的自由边界修正系数分成前自由表面的修正系数F,与后侧自由表面的修正系数F:,并略去前后自由表面之间的相互影响效应。这样应力强度因子的修正系数为 F二F:F:(1)将分别研究F,、尸:的计算方法,然后根据(1)式得到表面裂纹应力强度因子的整体修正。 1.前自由表面的修正系数F: 对含边缘裂纹的半无限板,在承受拉仲载荷作用时的应力强度因子为、J子、./、.2O山八04/‘、、沪‘、Z‘.可以把式改写成K:=1 .1215口丫万aK:=‘切叮(ma)1 .1215么=1.2578幼=仁水其中而式(3)恰好也是无限大板含长度为m。的中心穿透裂纹时的应力强度因子,因此可以用裂5 10通航空学报第9息纹长度为。。的当量中心穿透裂纹来替代裂纹长度为a的边缘裂纹,而这种替...  (本文共5页) 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

船海结构物疲劳裂纹扩展寿命与可靠性预报方法研究

疲劳是海洋结构物主要的破坏模式之一。因此,疲劳强度校核是船舶结构设计的重要内容。传统的疲劳分析方法基于S-N曲线和线性累积损伤理论,是目前各大船级社和工程上运用的主要方法。然而,由于这种传统的疲劳分析方法不能考虑结构初始缺陷、载荷次序等因素,各大船级社和研究者们逐渐意识到,基于断裂力学的疲劳评估方法是未来发展的趋势,该方法目前成为该领域的研究热点之一。基于断裂力学的疲劳寿命评估方法目前在工程上的应用并不多,这主要是因为该方法在预报时仍存在一些问题亟待解决。一般在运用基于断裂力学的疲劳评估方法进行寿命预报与疲劳强度校核时,包含四个方面的内容,即:疲劳载荷谱、裂纹扩展率、断裂参数、失效评定。本文正是在上述背景下,从这四个方面展开课题的,主要内容包括:(1)介绍了本文研究的背景,综述了国内外船海结构物疲劳方面研究现状,具体对疲劳载荷谱、裂纹扩展率、断裂参数、可靠性等方面的工程应用做了详细阐述,并指出目前基于断裂力学的疲劳评估方法中的一...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>