有限彈性體表面裂紋問題的有限元分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的高速發(fā)展，新工藝、新材料、高強(qiáng)度材料在航空、航天、壓力容器、核反應(yīng)堆、機(jī)械、土木等大型結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛采用，但結(jié)構(gòu)在高速、高溫、高壓與低溫環(huán)境下的使用時(shí)，用傳統(tǒng)強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很多斷裂事故，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)斷裂處的最大工作應(yīng)力往往并不高，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的屈服極限，因此研究這種斷裂力學(xué)行為就具有了非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。理論研究這種斷裂時(shí)，只能求解較簡單的模型或做出較強(qiáng)的假設(shè)條件，而通過實(shí)驗(yàn)探求其規(guī)律性的成本較高、周期

2、較長，因此對于斷裂力學(xué)問題人們不得不借助數(shù)值方法，特別是三維表面裂紋問題尤其如此；迄今為止，人們對于三維表面裂紋問題的研究已經(jīng)獲得了豐碩的成果。但是有一個(gè)重要的問題尚未引起人們的重視，那就是平行于裂紋邊界的影響。目前文獻(xiàn)所報(bào)道的都是假定該邊界尺寸與裂紋尺寸相比較大時(shí)，其對應(yīng)力強(qiáng)度因子而未加考慮的結(jié)果。通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中二維裂紋問題的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該邊界尺寸與裂紋尺寸相比小于某一值時(shí)，其對裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響是不容忽略的。本文簡要介紹了

3、斷裂力學(xué)行為的國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀及其課題背景的來源情況，并采用有限單元法的數(shù)值模擬方法分析了考慮平行于裂紋邊界的尺寸變化對表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響變化規(guī)律性。接著，本文在此基礎(chǔ)上研究了平行于裂紋邊界的尺寸和裂紋體的長度變化以及平行于裂紋邊界的尺寸和裂紋體寬度變化兩種綜合影響情況下的裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子變化規(guī)律的問題，通過對這三種情況的研究分析發(fā)現(xiàn)，平行于表面裂紋邊界的尺寸變化對表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響是相當(dāng)大的，特別是平行于裂紋邊界的尺