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复合型加载下缺口前应力应变分布的有限元分析

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兰州理工大学学报 2005年第2期31卷 16-20页

作者：游小龙王国珍蒲吉斌陈剑虹兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室甘肃兰州730050

用有限元法计算了一种低合金高强钢缺口试样在非对称四点弯曲加载(Ⅰ+Ⅱ型复合加载)下缺口前端的变形和应力应变分布.研究结果表明:纯Ⅰ型加载时,缺口前端变形和塑性区形状对称分布.Ⅰ+Ⅱ型复合加载下缺口前端的变形为一侧钝化,另一侧锐... 详细信息

用有限元法计算了一种低合金高强钢缺口试样在非对称四点弯曲加载(Ⅰ+Ⅱ型复合加载)下缺口前端的变形和应力应变分布.研究结果表明:纯Ⅰ型加载时,缺口前端变形和塑性区形状对称分布.Ⅰ+Ⅱ型复合加载下缺口前端的变形为一侧钝化,另一侧锐化,塑性区顺时针旋转一个角度θ,且θ随Ⅱ型载荷比例的增加而增大.表征缺口前端变形程度的d/b0 值,随外加载荷P/Pgy的增加和Ⅱ型载荷比例的增加而增大.另外,对缺口前端最小塑性区路径上的最大切向正应力σθθ、三相应力度σm/ σ和等效塑性应变εp 的分布,以及它们随外加载荷P/Pgy和Ⅱ型载荷比例的变化规律也进行了分析,发现缺口试样的开裂遵循最大切应力判据.

关键词：低合金钢复合型加载有限元应力应变缺口

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数值方法研究复合型加载条件下HCCD试样的应力强度因子

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数值方法研究复合型加载条件下HCCD试样的应力强度因子

作者：杨旺合肥工业大学

学位级别：硕士

混凝土材料在现代土木工程领域的应用越来越广泛,但是,混凝土内部存在大量的原生裂纹,由于裂纹的扩展导致结构构件未达到承载力时就发生破坏,给人们的生命安全带来巨大的威胁,因此,对混凝土等脆性材料断裂韧性的研究具有非常重要的实际... 详细信息

混凝土材料在现代土木工程领域的应用越来越广泛,但是,混凝土内部存在大量的原生裂纹,由于裂纹的扩展导致结构构件未达到承载力时就发生破坏,给人们的生命安全带来巨大的威胁,因此,对混凝土等脆性材料断裂韧性的研究具有非常重要的实际意义。本文采用有限元方法,对静态和动态加载条件下带裂纹中心圆孔圆盘(Hollow Centre Cracked Disc,HCCD)试样的复合型断裂进行数值模拟研究。使用相互作用积分法和位移外插法分别计算标准薄板算例的应力强度因子,并与应力强度因子手册比较,其误差不超过3%。采用相互作用积分法计算试样裂尖的I型和II型应力强度因子(K和K),根据大量算例结果并结合量纲分析,得到了复合型加载条件下HCCD试样裂尖K和K的拟合公式。该组公式全面包含了试样圆盘内径r、裂纹长度a、裂纹倾角θ三个参量,并具有较高的精度。对于K拟合公式,当θ在0°5°,r/R在0.05.5,a/(R-r)在0.1.6的范围内时,其计算误差小于8%;当θ在15°0°,r/R在0.05.5,a/(R-r)在0.1.4的范围内时,其计算误差小于9%;对于K拟合公式,当θ在0°0°,r/R在0.1.5,a/(R-r)在0.1.6的范围内时,其计算误差小于10%。在动态模拟中,借用SHPB装置进行加载,通过对比不同速度脉冲下试样两端接触力曲线的结果,选择宽度为600μs、升时为200μs的梯形速度脉冲作为动态加载条件。当θ在0°5°,r/R在0.1.5,a/(R-r)在0.1.6的范围内时,由位移外插法和静态应力强度因子公式分别计算得到的K值误差不大于6%,当θ在15°0°,r/R在0.1.5,a/(R-r)在0.1.4的范围内时,两种方法计算得到的K值误差不大于10%;当θ大于7°,r/R在0.1.5,a/(R-r)在0.1.6的范围内时,两种方法计算得到的K值误差不超过10%,说明在此范围内静态应力强度因子公式可以推广到动态实验中。

关键词：带裂纹中心圆孔圆盘应力强度因子 SHPB 惯性效应复合型加载

用J积分计算单边裂纹梁四点复合型加载时的KⅠ和KⅡ

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浙江大学学报(工学版) 1986年第1期 22-30页

作者：林晓斌薛继良

本文用分解J积分为对称部分J和反对称部分J的方法,计算了四点复合型加载时单边裂纹梁的应力强度因子K和K,而J积分则通过有限元计算获得。与边界配位法所得结果的比较表明,分解J积分法是一种计算复合型应力强度因子的有效方法。计算结果... 详细信息

本文用分解J积分为对称部分J和反对称部分J的方法,计算了四点复合型加载时单边裂纹梁的应力强度因子K和K,而J积分则通过有限元计算获得。与边界配位法所得结果的比较表明,分解J积分法是一种计算复合型应力强度因子的有效方法。计算结果还表明,四点复合型果的应因子K和K基本不受复合程度的影响,可以分别按弯矩和剪力进行算,并且建议了K和K的K程计算表式式。

关键词：应力强度因子有效方法力学因子裂纹面裂纹梁复合型加载边界配位法积分计算

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高应变率下断裂韧性实验的数值模拟

爆炸与冲击 2016年第3期36卷 416-421页

作者：叶波巫绪涛胡凤辉廖礼合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序对静态和冲击荷载作用下的含裂纹半圆弯曲（SCB）实验进行了数值模拟。根据静态实验的模拟结果,提出了适合复合型加载的Ⅰ型应力强度因子拟合公式,采用该公式计算应力强度因子的最大误差不超过10%。动... 详细信息

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序对静态和冲击荷载作用下的含裂纹半圆弯曲（SCB）实验进行了数值模拟。根据静态实验的模拟结果,提出了适合复合型加载的Ⅰ型应力强度因子拟合公式,采用该公式计算应力强度因子的最大误差不超过10%。动态实验的模拟结果表明：对于纯Ⅰ型加载的SCB实验,动态应力强度因子随着试样半径、支座间距以及相对裂纹长度的变化呈现规律性变化;当试样半径小于60mm、相对支座间距为1.2、相对裂纹长度在0.1-0.4范围内时,惯性效应的影响较小,采用静态拟合公式计算裂尖的动态应力强度因子的误差约10%;对于复合型加载的SCB实验,当相对裂纹长度为0.2-0.4、裂纹倾角在10°-40°范围内时,采用静态拟合公式计算裂尖的动态应力强度因子的误差小于10%。

关键词：固体力学断裂韧性冲击荷载应力强度因子含裂纹SCB实验复合型加载

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汽车钢板的疲劳性能研究

汽车钢板的疲劳性能研究

作者：兰天上海交通大学

学位级别：硕士

疲劳断裂破坏在工程中是最常见的现象,在车辆行业中最为突出,疲劳破坏是汽车中结构和零部件失效的主要形式,汽车行业中的疲劳破坏会造成很大的人身与财产损失。汽车在服役过程中,会承受循环载荷的作用,汽车钢板会发生疲劳损伤,研究汽车... 详细信息

疲劳断裂破坏在工程中是最常见的现象,在车辆行业中最为突出,疲劳破坏是汽车中结构和零部件失效的主要形式,汽车行业中的疲劳破坏会造成很大的人身与财产损失。汽车在服役过程中,会承受循环载荷的作用,汽车钢板会发生疲劳损伤,研究汽车钢板在循环载荷作用下的疲劳寿命和损伤机理,对汽车的安全设计有重要意义。本文主要介绍了两种汽车钢,并对其进行了疲劳性能的试验研究,研究内容如下:第一方面:使用SAPH440钢材加工而成的等截面试样进行了单轴拉伸试验和高、低周疲劳试验,得到材料的单轴拉伸应力—应变关系和循环应力—应变关系,给出高周疲劳曲线(S-N曲线)、低周疲劳曲线(E-N曲线)及相关的疲劳性能参数,通过对疲劳断口的观察分析,初步探讨了疲劳裂纹的扩展机理。第二方面:使用SAPH440钢材加工而成的紧凑拉伸试样分别进行了应力比R=0.1,0.3,0.5情况下的疲劳裂纹扩展速率试验,采用Paris公式描述裂纹扩展速率情况,在同一应力强度因子幅值下,裂纹扩展速率随着应力比的增加而增加。第三方面:设计并加工了相应的夹具进行了复合型载荷作用下DP780薄板的疲劳裂纹扩展试验,研究了扭转载荷(扭转角度控制的)对疲劳裂纹扩展的影响。扭转载荷的作用降低了裂纹扩展速率,增加了疲劳裂纹的扩展寿命。展开了Ⅰ/Ⅲ复合型裂纹扩展的试验研究。

关键词：汽车钢高、低周疲劳应力比裂纹扩展速率复合型加载

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高应变率下断裂韧性试验的数值模拟

高应变率下断裂韧性试验的数值模拟

作者：叶波合肥工业大学

学位级别：硕士

随着混凝土、岩石类脆性材料在土木工程中大量的使用,对于一些重要的防护结构,如大坝、核电站安全壳等,设计时必须考虑强冲击载荷作用。而这些脆性材料往往含有大量的原生缺陷和裂纹,导致其在冲击载荷作用下的动态响应与静载荷下的明显... 详细信息

随着混凝土、岩石类脆性材料在土木工程中大量的使用,对于一些重要的防护结构,如大坝、核电站安全壳等,设计时必须考虑强冲击载荷作用。而这些脆性材料往往含有大量的原生缺陷和裂纹,导致其在冲击载荷作用下的动态响应与静载荷下的明显不同。因此研究其动态力学性能,特别是与裂纹扩展相关的动态断裂韧性是十分重要的。然而由于理论和实验技术的困难,高应变率下脆性材料动态断裂行为的研究一直进展缓慢。本文采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别对静态和冲击荷载作用下的含裂纹半圆弯曲（简称SCB）试验进行了数值模拟。研究结果如下：（1）对于含纯Ⅰ型裂纹SCB试验,根据静态试验的模拟结果,提出了适合纯Ⅰ型加载的应力强度因子拟合公式,最大误差不超过10%。动态试验的模拟结果表明：对于纯Ⅰ型加载的SCB试验,动态应力强度因子KId随着试样半径R,支座间距s以及相对裂纹长度a/R的变化呈现规律性变化;当相对支座间距s/R=1.2,a/R在0.1到0.4范围内时,以及当相对裂纹长度a/R=0.4,s/R在1.2到1.6范围内时,惯性效应的影响较小,采用静态拟合公式计算KⅠd的误差约10%,可采用静态纯Ⅰ型应力强度因子计算公式直接计算KId。（2）对于含复合型裂纹SCB试验,根据静态试验的模拟结果,分别拟合得到了适合复合型加载的Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子计算公式。根据动态试验的模拟结果分析可知,对于复合型加载的SCB试验,动态应力强度因子K1d和KⅡd随着裂纹相对长度a/R以及裂纹倾角β的变化呈规律性变化;当相对裂纹长度a/R在0.2到0.4、裂纹倾角β在10°到40°范围内时,采用静态拟合公式计算KId的误差小于10%;当相对裂纹长度a/R在0.4到0.6、裂纹倾角β在10°到40°范围内时,惯性效应的影响较小,可以直接采用静态公式计算KⅡd。（3）对静态和动态含复合型斜裂纹SCB试验应力强度因子KⅠ和Kn进行比较,发现动态和静态加载下应力强度因子变化规律大致相同,然而由于动态加载试验中存在惯性效应的影响,动态应力强度因子变化的幅度及趋势与静态加载条件下明显不同。

关键词：应力强度因子应力均匀化惯性效应含裂纹SCB实验复合型加载