用数值方法求三点弯圆轴的应力强度因子K_1

采用线弹性断裂力学中 William s无穷级数型应力函数 ,因该应力函数满足双调和方程及裂纹尖端的应力边界条件 ,故可运用边界配位的数值方法 :在有限尺寸试样边界上 ,选取足够多的点 ,用这些点的边界条件来确定该无穷级数所截取的有限项的系数 Cj,进而求出含单边穿透裂纹的三点弯圆轴的应力强度因子

数字散斑相关方法测定岩石Ⅰ型应力强度因子

提出一种通过数字散斑相关方法测定岩石I型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。采用数字散斑相关方法观测三点弯曲加载条件下,含Ⅰ型预制裂纹的花岗岩半圆盘试件裂尖区域的位移场,采用牛顿-辛普森方法求解含未知参量的非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。研究结果表明,采用该方法可以准确测定岩石I型应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,揭示岩石断裂及裂纹扩展的演化特征。该方法解决以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法计算岩石断裂参数的难题。

应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围ΔK值具有显著的影响。随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势。当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度ΔK作为裂纹扩展的主导驱动力。当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征。

斜拉应力状态裂纹尖端附近K的解法

在满足斜拉应力状态平直穿透型裂纹边界条件情况下,确定了复应力函数进而采用保角变换求解,获得裂纹尖端附近K的表达式.

内压下轴向穿透裂纹等强度异径三通K_1的计算

本文以断裂力学为基础,采用有限元分析方法,借助ANSYS有限元分析软件,对含轴向穿透裂纹等强度异径三通进行了研究。选择单元SOLID95和单元SOLID45建立了含轴向穿透裂纹等强度异径三通的有限元模型,并以此计算了内压载荷下各几何尺寸和裂纹尺寸三通主管和支管的应力强度因子K_1,进一步换算成形状因子F并拟合成公式。公式的拟合误差在10%以内,可以满足工程安全评定的要求。

碳纤维布加固机理的动态焦散线法试验

为明确碳纤维布(CFRP)加固地下工程结构的作用机理,用动态焦散线法,对结构模型在冲击荷载的作用下,CFRP加固前后的断裂过程和动态应力强度因子KdⅠ进行了分析比较。指出了在结构表面上粘贴CFRP,可延缓裂纹的起裂,从而显著降低裂纹扩展速度和裂纹尖端的应力集中程度。CFRP加固平顶地下结构的顶部,能有效地提高地下结构的抗冲击能力。粘结剂在加固中起到相当重要的作用,提高其粘接力是增强加固效果的有效途径。

关于常用断裂判据

介绍了断裂力学中常用的三个断裂判据：应力强度因子K、能量释放率G、J积分，以及三者之间的相互关系；讨论了断裂韧度，并对确定应力强度因子K的方法作了阐述。

J积分在二维断裂算例中的计算分析

介绍了J积分在ANSYS中的计算方法,通过二维断裂算例说明了J积分在ANSYS中的计算是可行的,将获得的应力强度因子K和J积分的数值与断裂力学传统公式计算的结果进行比较,得出用ANSYS计算更方便、准确。

Cu/WC_p叠层功能梯度材料疲劳裂纹扩展速率的数值模拟

本研究基于FRANC2D(Fracture Analysis Code in 2Dimensions)二维断裂分析有限元软件,并结合大型有限元软件ABAQUS,对Cu/WCp双层及多层功能梯度材料的疲劳裂纹扩展进行数值模拟研究,控制疲劳裂纹沿不同梯度方向扩展,计算出裂纹扩展中的应力强度因子幅(ΔK),绘制出疲劳裂纹扩展速率曲线,以及裂纹扩展速率和裂尖距界面距离l的关系曲线(da/dN-l),将模拟计算结果与试验结果进行对比分析。研究表明:结合FRANC2D和ABAQUS的数值模拟方法,在比较复杂的叠层功能梯度材料有限元模型建立中具有很大的优势,可以快速地计算功能梯度材料的应力强度因子值;发现材料梯度层间界面的存在以及材料梯度含量的变化,对功能梯度材料裂纹扩展的整个阶段都存在很大影响;梯度层的数量对功能梯度材料的疲劳裂纹扩展速率也有一定影响。

基体裂纹-异型夹杂相互作用焦散线实验研究

该文通过透射式静态焦散线方法利用三点弯曲梁断裂实验对异型夹杂与基体裂纹的相互作用进行研究。首先得到不同夹杂情况下I型裂纹尖端的焦散斑图,引入焦散斑纵横轴长之比?反映焦散斑在夹杂作用下的畸变特性;其次,提取相应的焦散斑特征尺寸,并得到I型裂纹的应力强度因子KI;最后,基于不同夹杂情况下裂尖焦散斑、裂尖应力强度因子与裂尖和夹杂之间距离的关系,揭示不同夹杂对裂纹尖端应力场奇异性影响规律。实验研究结果为含异型夹杂结构的强度设计和断裂性能评估提供实验依据。

大型精轧支撑辊疲劳断裂失效分析

某单位1580生产线精轧支撑辊在轧制过程中突然发生断裂,为查明失效原因,利用光学显微镜、拉伸、冲击试验机以及扫描电镜对轧辊材料显微组织、力学性能、断口形貌、起裂源位置进行了综合分析。结果表明,精轧支撑辊芯部材料为球墨铸铁,其组织主要由珠光体、棒状渗碳体、球状石墨及聚集在石墨周围的牛眼状铁素体构成。组织洁净度较差,夹杂物主要为球状Al_(2)O_(3)-MgO-SiO_(2)、Al_(2)O_(3)-MgO、Al_(2)O_(3)氧化物,尺寸集中在10~15μm。支撑辊断口呈现典型旋转弯曲疲劳断口特征,裂纹源区位于轧辊内部且为多源起裂,断口内部呈现典型“鱼眼”特征,“鱼眼”区中最大夹杂物直径3 mm,为球状Al_(2)O_(3)-MgO-SiO_(2)。裂纹源最大拉应力30 MPa。裂纹在夹杂物周围萌生时其裂纹尖端最大应力强度因子为1.385 MPa·m^(1-2),大于内部起裂裂纹扩展门槛值,因此裂纹在夹杂物与基体界面处形核。裂纹扩展至“鱼眼”区之外时,裂纹在应力作用下快速扩展并汇聚形成一条长裂纹,最终导致轧辊发生瞬断。