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计算平面问题应力强度因子的任意高阶奇应变有限单元

W.K.Wilson[‘,’]提出的高阶奇应变圆单元(S 50把有限单元法和裂纹尖端附近的线弹性解析解结合起来,能有效地计算应力强度因子K:或Kl:.A.Holstoojr.【’]进一步把对称和反对称位移叠加起来,用以计算复合型应力强度因子Kl和K:,.但他们在对称和反对称的位移函数中最多只取到4项.胡海昌卜’建议取更多的项,以便把圆单元的半径取得更大.我们导出了一个任意高阶的奇异元,给、出了一般形式的单元刚度矩阵,使用是很方便的. 1.半径为R的奇异元的中心放在裂纹尖端,坐标如图1.沿圆周均匀地取(2M十1)个结点,和周围的常规元网格相连接. 根据Williams M.L.「,]的应力函数,GrossB.等[e,,】已计算出相应的位移函数:u,二u李,,+“:,,“。=u咨‘’+。二,,(l)uJ‘’二 1、,,~万丽不万分七‘p;{(旱+‘a)一(音一1)“一〔母+(一1)‘〕。。S(合+‘)“}C‘。夕{(一畏黔十4a)5...  (本文共9页) 阅读全文>>

《力学学报》1978年01期
力学学报

应力强度因子K_Ⅰ的光弹性测定法

断裂力学研究有裂纹构件的强度.因此,必须研究裂纹尖端附近的应力场.对于线弹性材料,裂纹尖端附近的应力场主要由应力强度因子所控制.当应力强度因子尺;到达临界值—材料的断裂韧度凡。时,裂纹就迅速扩展,构件发生脆性破坏.所以,应力强度因子是线弹性断裂力学中的一个主要参数,确定任意构件的应力强度因子也就成为断裂力学中的重要课题之一‘1,. 应力强度因子与构件的几何形状、载荷形式以及裂纹的形状和取向有关,采用理论分析的方法只能解决一些几何形状比较简单的问题,目前,虽然已广泛采用有限元法进行计算,但是,寻求实验方法来确定应力强度因子,无论对于现实问题的求解,或者对于理论分析的验证,都是非常迫切的. 采用光学干涉法或全息摄影法来侧定应力强度因子只适用于平面间题,而用光弹性法,特别是应力冻结模型的三维光弹性法来测定应力强度因子,也许是一种比较有前途的实验方法.正确测量时,平面问题的误差可在5务以内,三维问题的误差可小于7务‘ZJ. 一、基本原理...  (本文共5页) 阅读全文>>

《大连工学院学报》1979年01期
大连工学院学报

广义应力强度因子理论

言弓 It’wi。的应力强度因子 ICl=P/而是对应于无限细数学裂纹尖点上的一个应力参数。这个应力参数在稍离开裂纹尖点时就失去了它的严格的数学定义。在线弹性断裂力学范畴内,裂纹尖点上总是存在着应力奇异性”’。当裂纹受到张开外力作用时,裂纹尖点的应力值达到无限,并且是间断的,这时常现的强度准则失效。h—卯。的应力强度因子理论(凤。理论)为建立线弹性裂纹的强度准则提供了理论基础。 既然了,。d。埋沦是以裂纹尖点附近的应力场为基础的,那么应力强度因子应该是反映尖点附近应力场变化的一个场参数。在裂纹尖点附近应力场的变化剧烈,作为场参数的应力强度因子应该如何反呗这些变化?裂纹尖点的应力是无法测量的。实验测出的应力强度因子实际上是裂纹尖点附近应力场的一个平均场参数。对于这样一个场参数如何作定量的评价?实际裂纹总是具有艾些宽度和微小圆角的,它们将如何影响应力强度因子? 为了解决上述这些问题,就必需放弃无限细的数学裂纹胯型而采用钝角裂纹模型,...  (本文共16页) 阅读全文>>

《力学与实践》1979年04期
力学与实践

空心圆轴内孔表面裂纹的应力强度因子K_Ⅲ

一‘“~一习拱民幽了入111刊写为价!!一半令[2·,。,+3·‘,2(击)’](1)(上接第45页)式中M—扭矩(kg·mm);D—外直径(mm);d—内直径(mm);。—裂纹深度(~)相应的,内孔表面轴向裂纹的应力强度因子Kl;:、,了,曰︵r、Kxxl_MD了丁 D咭一d4{:.,,+;.07(一业一、1t\D一d/」式中符号与(l)式相同.按(1)式及(2)式计算的无量纲二11:广擎卒值和有限单元法计算的结果,以...  (本文共2页) 阅读全文>>

《国外舰船技术(材料类)》1980年05期
国外舰船技术(材料类)

混合型应力强度因子的光弹测定

本文为测定带裂纹的板的混合型应力强度因子,建立了外推法。前雀口 几乎所有的熟知的实验应力分析方法,如光弹性法、波纹图象法、干涉测量法、全息摄影法以及以这些方法相结合为基础的许多其他测量技术均已被广泛地用于测定二维和三维问题中的、靠近裂纹顶端之应力场。对于最一般的二维板情况而言,此应力场为两个常数所控制,即张开型应力强度因子和滑动型应力强度因子。这两个常数取决于实际几何形状及所考虑的问题的加载条件〔1〕。 直接用上述方法来确定断裂力学问题中的应力强度因:子必须特别注意其实验结果的评定。这是由于裂纹顶端存在的奇异性造成近裂纹顶端区的应力参数的急剧变化。而裂纹顶端附近的应力场的这种陡变在所有的这些测量法中又变成了在所得到的相应的光学图象中的条纹的陡变。这就使得靠近裂纹顶端之光学图象难于分析和解释。除了应力的奇异性对裂纹顶端图象的影响而外,在实验中为了模拟真实裂纹而开的槽的根部值所致的非线性效应、应力场的三轴性、在该区域中折射指数的非线...  (本文共13页) 阅读全文>>

《华东水利学院学报》1983年03期
华东水利学院学报

用混合有限单元确定应力强度因子

一、前.自.门 近十多年来,国内外已提出很多种有限单元法以确定线弹性断裂力学中的应力强度因子,其中绝大多数方法是在裂纹或切口尖端周围的单元内,构造特殊的应力模式或位移模式,以反映尖端应力的奇异性。近年来,国外有些作者采用混合有限单元计算应力强度因子Kl,获得了较好的结果。混合有限单元法是在单元内分别假定应力模式和位移模式,利用Hellinger一Reissner混合变分原理(’)计算,采用这一方法,不需要取特殊的应力和位移模式。Mirza等(2)采用三角形单元,应力和位移均采用线性插值函数;Ahmad等(“)采用八结点等参单元,应力采用线性插值函数,位移采用二次插值函数;Majumdar等(4)也采用八结点等参单元,在裂纹尖端周围的两层单元内,应力和位移均采用二次插值函数,其他单元,应力采用线性插值函数,位移采用二次插值函数。我们认为,他们所用的模式还不能很好地反映裂纹体的真实应力场和位移场,而且只计算了Kl,没有计算复合型裂纹...  (本文共7页) 阅读全文>>