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基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法

力学与实践 2017年第4期39卷 371-378页

作者：周博薛世峰中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580

针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法... 详细信息

针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法进行了计算.基于扩展有限元法的计算结果,分别利用位移外推法和相互作用积分法,对平面裂纹的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,位移外推法比相互作用积分法能更方便和准确地计算平面裂纹的应力强度因子.

关键词：扩展有限元法应力强度因子位移外推法相互作用积分法

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位移外推法在应力强度因子计算中的应用

机械工程与自动化 2013年第2期 190-191页

作者：朱锐邓乾金长江大学文理学院湖北荆州434020

应力强度因子是断裂力学中表征裂纹尖端应力奇性场的强度的参量,其确定方法很多。通过应用ANSYS软件中的"位移外推"法对应力强度因子进行了计算分析,并与公式法计算出的理论值进行比较。结果表明:在误差允许的范围内,用位移外推法计算... 详细信息

应力强度因子是断裂力学中表征裂纹尖端应力奇性场的强度的参量,其确定方法很多。通过应用ANSYS软件中的"位移外推"法对应力强度因子进行了计算分析,并与公式法计算出的理论值进行比较。结果表明:在误差允许的范围内,用位移外推法计算应力强度因子是可靠的。

关键词：应力强度因子 ANSYS 位移外推法

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动车组空心车轴应力强度因子研究

机械科学与技术 2024年第1期43卷 117-124页

作者：余海峰吴兴文梁树林池茂儒西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031

为研究动车组空心车轴应力强度因子,首先分析了车轴应力强度因子的影响因素,建立了含裂纹车轴有限元模型,并使用叠加法求解不同载荷下的应力强度因子。然后采用应力外推法和位移外推法计算了应力强度因子,并将计算结果与文献形状因子公... 详细信息

为研究动车组空心车轴应力强度因子,首先分析了车轴应力强度因子的影响因素,建立了含裂纹车轴有限元模型,并使用叠加法求解不同载荷下的应力强度因子。然后采用应力外推法和位移外推法计算了应力强度因子,并将计算结果与文献形状因子公式法进行对比。最后根据应力强度因子的一般解析式和位移外推法的计算结果,使用五次多项式对形状因子函数进行拟合,通过设置不同的裂纹深度和载荷验证了形状因子函数和解析式的适用性。结果表明该方法对于求解同一载荷模式下的车轴应力强度因子具有一定的参考价值。

关键词：应力强度因子有限元叠加法应力外推法位移外推法形状因子

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模拟三维裂纹问题的扩展有限元法

岩土力学 2010年第10期31卷 3280-3285,3294页

作者：余天堂河海大学力学与材料学院工程力学系南京210098

扩展有限元法是一种在常规有限元框架内求解强和弱不连续问题的新型数值方法,其计算网格与不连续面相互独立,因此模拟移动不连续面时无需对网格进行重新剖分。给出了模拟三维裂纹问题的扩展有限元法。在常规有限元位移模式中,基于单位... 详细信息

扩展有限元法是一种在常规有限元框架内求解强和弱不连续问题的新型数值方法,其计算网格与不连续面相互独立,因此模拟移动不连续面时无需对网格进行重新剖分。给出了模拟三维裂纹问题的扩展有限元法。在常规有限元位移模式中,基于单位分解的思想加进一个阶跃函数和二维渐近裂尖位移场,反映裂纹处位移的不连续性。用两个水平集函数表示裂纹。采用线性互补法求解裂纹面非线性接触条件,不需要迭代,提高了计算效率。采用两点位移外推法计算裂纹前缘应力强度因子。给出了3个三维弹性静力问题算例,其结果显示了所提方法能获得高精度的应力强度因子,并能有效地处理裂纹面间的接触问题,同时表明扩展有限元结合线性互补法求解不连续问题具有较好的前景。

关键词：扩展有限单元法三维裂纹接触条件线性互补法位移外推法应力强度因子

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复合型裂纹的扩展路径模拟及疲劳寿命预测

哈尔滨工程大学学报 2015年第8期36卷 1086-1091页

作者：王建明刘伟吕鹤婷山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

针对二维裂纹稳态扩展,基于位移外推,通过最小二乘法拟合得到应力强度因子数值计算方法;利用最大周向应力准则判断裂纹扩展方向,并得到作为裂纹失稳扩展判据的等效应力强度因子;通过Paris准则得到疲劳寿命预测数值方法。基于ANSYS软件平... 详细信息

针对二维裂纹稳态扩展,基于位移外推,通过最小二乘法拟合得到应力强度因子数值计算方法;利用最大周向应力准则判断裂纹扩展方向,并得到作为裂纹失稳扩展判据的等效应力强度因子;通过Paris准则得到疲劳寿命预测数值方法。基于ANSYS软件平台,根据上述理论通过APDL编程建立了裂纹扩展路径模拟及疲劳寿命预测模型。该模型可根据裂尖位置进行参数化建模及网格自动划分。将3个典型算例仿真结果与相应解析解或实验结果进行比较,验证了该方法的正确性,为裂纹扩展路径模拟及疲劳寿命预测提供了一种有效的技术手段。

关键词：位移外推法应力强度因子裂纹扩展路径疲劳寿命有限元法

基于三维裂纹尖端应力场的应力强度因子计算方法

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航空动力学报 2016年第6期31卷 1417-1426页

作者：贾旭胡绪腾宋迎东南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

提出一种基于无限大体裂纹尖端弹性应力场理论解的前几项多项式函数,对实际裂纹体弹性应力场有限元解进行拟合来计算应力强度因子的方法.该方法在计算应力强度因子时不需要预先假设裂纹尖端的应力应变状态,应力强度因子计算结果更符合... 详细信息

提出一种基于无限大体裂纹尖端弹性应力场理论解的前几项多项式函数,对实际裂纹体弹性应力场有限元解进行拟合来计算应力强度因子的方法.该方法在计算应力强度因子时不需要预先假设裂纹尖端的应力应变状态,应力强度因子计算结果更符合三维裂纹体裂纹尖端实际的应力应变状态.首先基于二维无限大板中心穿透裂纹应力场理论解验证了方法的有效性,探讨了拟合确定应力强度因子需要的多项式应力函数的项数.然后分别以二维大板中心穿透裂纹、三维大体内埋圆裂纹和三维有限厚板中心穿透裂纹的应力强度因子计算为例,通过与无限大板和无限大体应力强度因子理论解以及基于位移外推法和1/4节点张开位移法的应力强度因子有限元解的对比分析,验证了该方法的有效性和合理性.研究表明该方法能够合理反映三维裂纹体裂纹尖端的实际应力应变状态,计算得到的应力强度因子数值更合理.

关键词：三维裂纹裂纹尖端应力场应力强度因子有限元法位移外推法 1/4节点张开位移法

圆钢管混凝土T型焊接节点应力强度因子计算方法研究

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工程力学 2011年第5期28卷 178-185页

作者：顾敏童乐为 Zhao Xiao-ling 王笑峰同济大学土木工程学院建筑工程系上海200092 澳大利亚Monash大学土木系999029 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

主管内填充混凝土的圆管桁架是一种新型结构,鉴于断裂力学评估这种结构疲劳性能的需要,该文探讨了圆钢管混凝土T型焊接节点在支管轴拉力作用下的应力强度因子计算方法。首先,根据节点的热点应力分布和疲劳裂纹试验结果,提出了节点断裂... 详细信息

主管内填充混凝土的圆管桁架是一种新型结构,鉴于断裂力学评估这种结构疲劳性能的需要,该文探讨了圆钢管混凝土T型焊接节点在支管轴拉力作用下的应力强度因子计算方法。首先,根据节点的热点应力分布和疲劳裂纹试验结果,提出了节点断裂力学分析的半椭圆表面裂纹模型。其次,推导了主管、支管及混凝土等部分的参数变换公式,并通过ANSYS软件中的APDL工具编制程序实现了有限元建模、裂纹前沿奇异单元构造;最后,采用位移外推法计算了应力强度因子。计算结果表明:该文有限元分析模型是可靠的,数值方法计算带表面裂纹的钢管混凝土节点的应力强度因子是可行的。

关键词：圆管-圆管混凝土焊接节点裂纹扩展模型应力强度因子位移外推法有限元分析

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应力强度因子计算的样条虚边界元法

工程力学 2007年第8期24卷 49-53页

作者：苏成郑淳华南理工大学土木工程系广州510640

含有裂纹的工程结构在荷载作用时在裂纹尖端会产生应力奇异的现象,其严重的程度可用应力强度因子来表征。采用基于Kelvin基本解的样条虚边界元法,结合位移外推法,给出了断裂问题应力强度因子的求解方法。通过对两个典型断裂问题的分析,... 详细信息

含有裂纹的工程结构在荷载作用时在裂纹尖端会产生应力奇异的现象,其严重的程度可用应力强度因子来表征。采用基于Kelvin基本解的样条虚边界元法,结合位移外推法,给出了断裂问题应力强度因子的求解方法。通过对两个典型断裂问题的分析,对边界子段与虚边界元的划分、小单元的采用以及拟合点位置的确定等关键问题展开了讨论,获得了相关计算参数的选取规律,为该法在断裂问题的进一步应用打下良好的基础。

关键词：断裂力学应力强度因子样条虚边界元法 Kelvin基本解位移外推法

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玻璃钢套管Ⅰ型裂纹应力强度因子的数值计算

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2017年第9期36卷 949-954页

作者：宋彦琦李向上李国庆中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)理学院北京100083

为研究含裂纹玻璃钢套管裂纹尖端应力强度因子,采用ANSYS软件建立了含中心裂纹玻璃钢套管的有限元模型,研究了玻璃钢套管长度、端面直径、裂纹长度及外载荷对裂纹尖端应力强度因子的影响.研究结果表明:可以采用有限元软件解决裂纹尖端... 详细信息

为研究含裂纹玻璃钢套管裂纹尖端应力强度因子,采用ANSYS软件建立了含中心裂纹玻璃钢套管的有限元模型,研究了玻璃钢套管长度、端面直径、裂纹长度及外载荷对裂纹尖端应力强度因子的影响.研究结果表明:可以采用有限元软件解决裂纹尖端应力场奇异性的问题,验证了使用位移外推法和J积分方法求解应力强度因子的正确性;当只改变一个参数时:裂纹尖端应力强度因子随裂纹长度变化呈线性增长;随着外载荷的增长,裂纹尖端应力强度因子呈正比关系增长;当试件长度与裂纹长度符合无限大平板假说时,采用位移外推法和J积分方法求解的应力强度因子与解析解基本一致.该成果对研究玻璃钢套管具有一定的参考价值和指导意义.

关键词：玻璃钢套管应强度因子 ANSYS模拟位移外推法 J积分法