载流薄板裂纹尖端电磁应力研究

目的研究电磁应力对载流金属薄板裂纹的作用.方法根据电磁场理论,确定裂纹尖端附近的磁场,得出了裂纹尖端附近的电磁应力表达式,计算裂纹尖端的电磁应力.结果当电流密度为103～104 A/mm2的数量级时,裂纹尖端的电磁应力表现为指向金属内部的压应力,其数值可达数MPa到数百MPa.采用有限元数值模拟方法研究了金属裂纹尖端电磁应力的分布情况,理论分析和数值模拟结果吻合较好,相互验证了理论分析和数值模拟的正确性与可靠性.结论结果表明金属材料裂纹尖端受的电磁应力最大,并且这个力的大小随着电流密度的增加而增大,有使裂纹扩展的趋势.因此在研究裂纹止裂问题上,电磁应力的影响不容忽视.

载流金属材料裂纹尖端电磁应力的数值模拟

用数值模拟方法研究了金属裂纹尖端电磁应力的分布情况,给出了电流分布、磁场分布和电磁应力的分布。模拟结果表明,金属材料裂纹尖端受的电磁应力是最大的,并且这个力的大小随着电流密度的增加而增大,裂纹尖端的电磁力指向金属的内部。通过具体算例表明,在金属能承受的电流密度下,金属材料裂纹尖端的电磁应力约能达到1MPa的数量级。因此,在研究电磁场处理金属裂纹时,不能忽略电磁应力。