三維切口板應力奇異性分析.pdf

1、含切口構件廣泛存在于各種實際工程結構中，切口尖端的應力奇異嚴重影響含切口構件的使用安全。本文總結了近年來理論和數(shù)值研究切口的成果，在此基礎上，基于有限元法對三維切口根部區(qū)域的奇異應力場展開詳細研究。主要分析了荷載模式、切口樣式、尺寸效應和泊松比等因素對面外奇異性的影響。全文的工作內容及主要結論如下:
　　(1)研究了V形切口板在平面剪切荷載作用下的面外奇異性。結果表明，在遠場剪切荷載作用下，切口根部區(qū)域會產生一個耦合的面外奇異應力

2、場，該場在靠近外表面的區(qū)域內有劇烈的變化。隨著切口開角的增大，Ⅱ型應力場的奇異性逐漸消失，O型應力場始終保持著奇異性。由于奇性指數(shù)的不同，面外奇異模式隨著切口板尺寸的增大而越發(fā)重要。
　　(2)分別對受平面剪切荷載作用的含鈍化V形切口、圓形切口和橢圓形切口板的應力場進行了分析，并研究了泊松比對這種面外應力集中的影響。結果表明，增大切口的根半徑可顯著減小面外應力集中的強度。由于泊松效應導致的側向收縮是引發(fā)面外奇異性的主要因素，面外應

3、力場的強度隨泊松比的增大而增大。二維分析得到的理論應力集中系數(shù)和三維分析所得結果之間存在一定的差距，這個差距也隨著泊松比的增大而越來越大。
　　(3)研究了V形切口板在反平面荷載作用下的耦合奇異應力場。結果表明，在厚度方向上，Ⅱ型應力場關于中平面反對稱分布，Ⅲ型應力場關于中平面對稱分布。Ⅲ型應力場的強度隨泊松比的增大而減小，Ⅱ型應力場的強度受泊松比的影響較小。
　　(4)對含中心切口板的三維奇性應力場進行了分析。結果表明，三