带环向切口金属杆的断裂强度

对带环向切口的金属圆杆进行了断裂拉伸实验,由实验数据分别计算了净截面应力强度和名义截面应力强度,对切口试件的应力集中问题进行了应力集中系数的讨论和断裂力学的强度因子分析。利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹拉伸杆承载力计算公式,并将数值计算结果与实验结果进行比较。

CFRP加固疲劳损伤钢结构的断裂力学分析

金属结构,特别是承受反复荷载作用的在役钢结构,通常存在不同程度的缺陷和疲劳损伤。在钢结构的损伤部位粘贴FRP对其疲劳损伤进行加固具有很多优势。对含中央疲劳损伤裂纹钢板粘贴CFRP加固,改善其剩余疲劳寿命进行了理论分析。基于线弹性断裂力学理论,采用有限元计算模型对裂纹前端的应力强度因子进行了计算。并根据Paris_Erdogan裂纹扩展模型,计算了加固前后疲劳损伤钢板的剩余疲劳寿命,验证了这一加固方法的有效性。

动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法

基于ANSYS有限元计算软件,提出杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法。首先介绍杆系钢结构节点子结构的多尺度有限元计算方法的原理和含三维裂纹节点子结构的有限元建模方法。其次提出疲劳裂纹扩展实时应力强度因子的计算方法及通过对节点子结构荷载边界条件采用分组的方式计算出多轴非比例加载情况下的应力强度因子幅的方法。再次通过Paris裂纹扩展公式完成裂纹扩展的疲劳寿命计算。最后通过一个铁路钢桁架桥工程实例的详细分析,得到其节点区疲劳裂纹扩展的全过程,并对此桥的疲劳寿命进行预测。

含多个穿透裂纹的多孔紧固件传载结构裂尖应力强度因子研究

多孔多裂纹紧固件传载结构的安全问题是当今航空界中广泛关注的问题之一。文中通过采用销钉和平板间接触的有限元方法,建立含单裂纹单孔、含单裂纹的串联双孔、含双裂纹的串联双孔、含四裂纹的串联双孔、含双裂纹的并联双孔和含四裂纹的并联双孔紧固件传载结构等六种计算模型,对计算模型的裂纹尖端应力强度因子进行计算。通过大量计算,给出典型的串联多孔多裂纹连接结构和并联多孔多裂纹连接结构应力强度因子计算结果曲线,分析其相互影响规律和原因,计算结果和结论可以作为该类结构损伤容限设计的参考依据。

反对称荷载作用下层状结构含垂直裂纹的应力强度因子

根据变形特点，设置位移模式，引入位错密度函数，建立了奇异积分方程组，并就裂纹出现在层内、扩展到界面以及穿越界面形成反射裂纹等三种情况进行了讨论，获得了裂纹尖端应力强度因子的解析表达式。最后利用正交多项式，给出了两层介质三种裂纹形式应力强度因子的数值结果。

接触载荷下多层结构中央裂纹K_Ⅰ的数值研究

采用有限元方法研究了脆性涂层/粘结层/基体系统在接触载荷下所产生的浅层下表面横向中央裂纹系统的应力强度因子.这一裂纹系统起源于脆性涂层的下表面,在一定条件下横向扩展至顶部接触表面,导致结构的最终失效.首先设计了有限单元网格,并以Newman-Raju经验方程解为参考基准,验证了裂纹前缘网格设计的有效性;接着阐述了一些技术细节,并将所设计的裂纹前缘网格应用于一个典型的三明治结构模型,通过改变模型的几何与物性参数,进行了数值研究.研究发现,数值模拟的结果与实验观察到的现象是相符合的.

飞机薄壁结构面外载荷下三维疲劳裂纹扩展仿真分析

飞机结构中部分薄壁结构在服役中不可避免地承受面外弯曲载荷,这对飞机的安全性有显著影响。采用FRANC3D和ABAQUS联合仿真的方法,对薄板受弯曲载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为开展研究,分析边界约束强度和初始裂纹形状对此类疲劳裂纹扩展模拟的影响,并评估仿真方法的适用性。结果表明:模拟中施加较弱的边界约束,会使计算的应力强度因子增大;相比于初始非孔边的表面裂纹,初始孔边角裂纹在裂纹扩展初期扩展速率更高;现有的FRANC3D和ABAQUS联合仿真的方法在模拟面外弯曲载荷下薄板孔边裂纹扩展时,存在受压面裂纹无法扩展的问题。

低碳钢线割裂缝三点弯曲梁的阻裂电测过程分析

为探寻低碳钢三点弯曲试样断裂过程与承载能力,分别对不同尺寸的带裂缝试件进行加载试验,并对其中的典型试件进行应变片电测跟踪测试,得到了一系列关系曲线,其中有载荷与加载点位移关系曲线,中性层位置随载荷变化曲线,塑性段卸载再加载关系曲线等;且计算了各试件失稳时的应力强度因子.同时测量了该试样的塑性变形,并结合黏聚裂纹应力强度因子计算式与断裂准则,得到计算此材料结构承载力的理论值,并与试验值进行对比,两者比较符合.

车辆荷载下含裂缝道路结构的应力强度因子

基于有限元和断裂理论,利用有限元软件ANSYS分析了车辆动静荷载对含裂缝道路结构体的作用,在ANSYS中对裂尖环向设置奇异单元,将车辆荷载简化为线源荷载,分别分析了静荷载和动荷载作用下Ⅰ形应力强度因子的变化规律。

共振碎石化后沥青加铺层应力与疲劳断裂分析

针对共振碎石化后沥青加铺层的反射裂缝防治机理和作为长寿命路面结构的应用问题,使用有限元方法对水泥混凝土路面沥青加铺层和共振碎石化后沥青加铺层的受力特性和疲劳寿命进行了分析,研究了共振碎石化后沥青加铺层在各影响因素下的裂缝尖端应力强度因子和疲劳寿命变化规律。结果表明,共振碎石化技术有效减小了沥青加铺层的层底应力和裂尖应力强度因子,疲劳寿命是水泥混凝土路面直接沥青加铺层的8.75倍,可满足长寿命路面的设计要求。共振碎石化后沥青加铺层的疲劳寿命随面层模量和轴载的增大而递减,随共振结构层模量的增大而先减后增,随面层厚度和车速的增大而递增。

弯曲载荷下薄壁结构疲劳裂纹扩展性能

对某飞机座舱盖侧型材与锁环连接部位的疲劳裂纹扩展性能进行了研究。该结构区别于常见薄壁结构的特征是承受较大的弯曲载荷,使得利用薄板I型裂纹扩展的常用方法进行寿命分析会产生较大的误差。为了研究弯曲载荷下薄壁结构的疲劳裂纹扩展性能,开展了带孔板和侧型材结构模拟件的疲劳裂纹扩展试验。通过有限元仿真分析,研究了弯曲载荷对裂尖应力强度因子的影响,提出了一种当量应力强度因子变程公式;对本文所涉及的2种类型受弯曲载荷作用的试件,裂纹扩展寿命预测结果与试验吻合较好。研究表明,在相同的名义应力和裂纹长度下,薄板受弯时裂纹应力强度因子、裂纹扩展速率远低于受拉的情况;结构受到弯曲载荷时,锁环对连接部位的应力有显著的抑制作用,可以减缓疲劳裂纹的扩展;此外,合理的结构设计能够增加关键部位受弯时的疲劳裂纹扩展寿命。