半球形表面缺陷影響下表面裂紋應力強度因子的數值分析.pdf

1、由于構件中孔洞或其他表面缺陷(比如半球形、圓柱形等)的存在所產生的應力集中，在疲勞載荷的作用下裂紋便可能在孔洞或表面缺陷附近出現。眾所周知，孔洞或者其他表面缺陷的存在本身就存在著應力集中，而裂紋的尖端應力場、應變場奇異，這樣它們雙重的作用將使得結構的分析更加復雜。
　　因此研究表面缺陷影響下的裂紋體將具有十分重要的理論和實際意義，基于此本文選取了含半球形表面缺陷和表面裂紋的三維線彈性體(簡稱表面缺陷裂紋問題)作為研究對象，并對斷裂

2、分析中的關鍵參量——應力強度因子進行了數值分析和求解。這個模型應該比眾所周知的半橢圓形表面裂紋模型更為典型。
　　本文在前人研究表面裂紋的基礎上，用康奈爾大學斷裂力學小組編制的FRANC3D軟件，通過選取相關的模型得到如下結論：
　　(1)當Rt≤，/0.2RW≤且0.2RH≤時我們可以認為裂紋體為無限0.2大，而Rt，/0.2RW且0.2RH時我們則需考慮邊界的影響，即視0.2之為有限體。其中R為表面裂紋的半徑，W、t和H

3、分別為裂紋體的半寬、厚度和半長。
　　(2)不管裂紋體為無限大或有限大，半球形表面缺陷影響下表面裂紋裂紋前沿的應力強度因子均隨著裂尖與前自由表面間距離的增大而減小。
　　(3)無限大裂紋體中，裂紋前沿最大的應力強度因子是Rr的函數，r為半球形表面缺陷的半徑。并且半球形表面缺陷并不總使強度因子變大(與無半球形表面缺陷時半圓形表面裂紋相比較而言)。
　　(4)有限大裂紋體中，裂紋前沿最大的應力強度因子在Rr特定的情況下隨著