应力集中部位裂纹自由表面处应力强度因子的计算与分析

作     者：汪志福 秦宗川 牛铮 范海俊 戴兴旺 WANG Zhifu;QIN Zongchuan;NIU Zheng;FAN Haijun;DAI Xingwang

作者机构：合肥通用机械研究院有限公司、国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031 

出 版 物：《压力容器》 (Pressure Vessel Technology)

年 卷 期：2023年第40卷第12期

页      面：41-49,58页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目“高参数钢质储氢压力容器基于风险与寿命的设计制造技术”(2022YFB4003003) 工信部高质量发展专项“超高压聚乙烯成套装备关键压力容器和泵阀开发及应用”(TC220A04W-3、188) 

主　　题：应力集中部位 裂纹自由表面处 应力强度因子 计算与分析 

摘      要：针对采用最小二乘法拟合的三次多项式计算应力集中部位裂纹自由表面处应力强度因子,结果往往存在较大偏差的问题,基于椭圆形表面裂纹的通用权函数,提出了将应力分布数据进行离散化分段插值的思路,并具体给出了基于常数插值、线性插值、二次插值的计算公式。结合工程实例,将分段插值与常规最小二乘法的计算结果进行对比与分析,发现两者的计算结果有较大偏差;采用线性插值方法能够较好地表征应力分布,计算出的应力强度因子值也能较快趋于收敛,更适合于工程计算。此外,将有限元法与线性插值、最小二乘法的计算结果进行对比,结果表明运用最小二乘法拟合计算出的结果偏冒进,而运用分段线性插值法的结果则偏安全,从而验证了基于线性插值法计算的可靠性。