分形理论在工程材料疲劳,断裂性能研究中的应用

分析了分形理论及其在工程材料疲劳、断裂性能研究中的应用情况，对研究工作的现状及存在的问题进行了较为详细的介绍。在此基础上分析了产生这些问题的主要原因，对分形在某些材料如混凝土及纤维混凝土研究中应采取的研究方法进行了预测分析，提出对于在Ｊ积分守恒性不明确的情况下，应该尝试建立ＣＯＤ与分维值Ｄ的关系替代Ｊ积分与Ｄ的关系，依此建立帕里斯公式的分形表达式。     

高铬镍合金白口铸铁热疲劳断裂过程的动态观察

用ＨＭ－１００型高温金相显微镜,通过模拟热疲劳的实验方法,动态观察了高铬镍合金白口铸铁热疲劳裂纹的萌生及扩展过程。实验表明：组织为奥氏体加Ｍ２３Ｃ６型碳化物的高铬镍合金白口铸铁热疲劳裂纹主要沿晶界萌生扩展,热疲劳断口为混合型断口。增加含碳量则降低高铬镍合金白口铸铁的热疲劳抗力。     

中碳钢在变幅载荷下疲劳裂纹加速扩展的研究

通过对带有环状Ｖ型切口的４５＃钢圆棒料在恒幅过载和变幅过载下的低周次疲劳试验，表明变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大。基于试验事实和断口分析，探讨了过载下的疲劳裂纹扩展机制，说明过载时裂纹扩展速率瞬时显著增大是裂纹钝化的结果，进而寻找到了促使裂纹加速扩展的适宜加载方式，为超低周疲劳断裂的工程应用提供了依据。     

可锻铸铁的疲劳裂纺扩展研究

用线弹性断裂力学原理和方法研究可锻铸铁的疲劳裂纹扩展问题,不同基体的可锻铸铁作为研究对象,运用数理统计的原理和方法,对其疲劳裂纹扩展进行线性回归处理,发现其回归方程是有效的,合理的,试验还表明可锻铁的疲劳裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ随基体中珠光体的增加而增加。     

基于闭合的疲劳裂纹全寿命估算模型

在工程实际中,以往对元件和构件的疲劳全寿命计算,往往是将整个疲劳寿命分成裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命２个阶段来考虑的,由于在选择初始裂纹长度这一问题上的不一致,因此得到的有很大的差别。本建立了一种简要易行的疲劳裂纹全寿命估算模型,这对解决工程实际问题具有一定的现实意义。     

残余应力场中疲劳裂纹闭合的数值分析

本章基于塑性诱导裂纹闭合原理,通过弹塑性有限元方法对残余应力场中疲劳裂纹扩展过程进行模拟,阐释残余应力场中的裂纹扩展行为。论文阐述了模拟疲劳裂纹扩展的方法、残余应力生成方法和残余应力场中裂纹张开、闭合应力的计算方法。模拟了焊接产生的拉伸控制残余应力场和冷胀孔产生的压缩控制残余应力场中的疲劳裂纹扩展,分析了残余应力对裂纹闭合效应的影响。分析结果表明,与不含残余应力场的情况相比,拉伸残余应力具有抵消裂纹闭合效应、促进裂纹扩展的作用,并得出权函数法不适用于这种条件下的疲劳裂纹扩展分析的结论;而压缩残余应力具有增强裂纹闭合效应、抑制裂纹扩展的作用。通过数值分析研究残余应力场中的疲劳裂纹闭合效应,能够考虑裂纹扩展中外载与残余应力相互作用引起的残余应力变化,有助于理解残余应力对裂纹扩展的作用机理和进行裂纹扩展预测。     

桥式起重机桥架疲劳裂纹扩展的数值分析

采用有限元方法,计算某桥式起重机桥架的最大主应力分布,通过应力状态判断桥架某处裂纹的主要断裂类型,并利用扩展有限元方法（XFEM）,计算桥架在最大载荷和最小载荷两种状态下不同裂纹长度时裂纹的尖端应力强度因子（SIF）,由此根据Paris疲劳裂纹扩展公式的基本理论,描述该处疲劳裂纹扩展的基本规律,建立裂纹长度与交变应力循环周期数的函数关系,对起重机桥架裂纹短期内快速扩展的原因给出量化分析。结果表明,低应力的循环作用是该处裂纹形成和快速扩展的原因。     

基于随机有限元法的疲劳断裂可靠性分析

将影响结构疲劳断裂的不确定因素视为随机变量,用随机有限元和可靠性设计理论,从概率论和数理统计的角度对含裂纹的平面结构进行了可靠性分析,并对疲劳裂纹进行了Monte-Carlo模拟,最后将用随机有限元得到的分析结果与Monte-Carlo模拟结果进行了比较,比较结果证明了此方法的适用性.     

基于随机有限元法的疲劳断裂可靠性分析

将影响结构疲劳断裂的不确定因素视为随机变量,用随机有限元和可靠性设计理论, 从概率论和数理统计的角度对含裂纹的平面结构进行了可靠性分析,并对疲劳裂纹进行了 Monte-Carlo模拟,最后将用随机有限元得到的分析结果与Monte-Carlo模拟结果进行了比较, 比较结果证明了此方法的适用性。     

基于有限元法的表面疲劳裂纹扩展模拟

基于有限元法模拟了受远场拉伸和弯曲载荷有限厚度平板的表面疲劳裂纹扩展。裂纹体网格由等参奇异单元构成,裂纹体和非裂纹体之间采用多点约束连接不匹配的节点;采用1／4节点位移法计算应力强度因子,根据Paris公式计算裂纹扩展增量,三次样条插值函数描述裂纹前沿;自编软件实时跟踪裂纹扩展。计算得到的应力强度因子与Newman和Raju的经验公式结果比较,符合良好。     

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能．方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的s—N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较．结果混凝土抗压强度从36．4MPa提高N41．8MPa,疲劳寿命提高了1．48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9．9／MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12．8万次和24万次．结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著．     

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。     

一种二维弹塑性裂纹有限元模型的分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,以较少的单元建立了模拟循环载荷下裂尖参数变化的二维弹塑性有限元模型,通过应力、位移及塑性区尺寸等裂尖参数的有限元计算值与力学公式计算的理论值的比较,分析了不同单元类型对裂尖参数的影响,为解决有应力集中的二维弹塑性有限元问题提供了一种高效准确的模型.     

利用有限元法对斜齿轮弯曲疲劳强度进行研究的可行性分析

我国的斜齿轮研究如果仍采用国家标准所提供的数据,存在一定的风险,所以对国产斜齿轮进行疲劳强度研究是非常必要的.结合齿轮弯曲疲劳的试验,利用MATLAB和MSC软件对斜齿轮的弯曲疲劳强度的研究是可行的.     

压应力对铝合金长短疲劳裂纹尖端应力影响有限元分析

应用弹塑性有限元方法,研究压应力对铝合金长短疲劳裂纹尖端应力场、塑性区的影响.分别建立两个具有长短中心穿透裂纹高强铝合金板的有限元模型,进行拉压加载模拟分析.结果表明,压应力对铝合金长短疲劳裂纹尖端应力有显著影响,相同的应力强度因子条件下,在一拉-压加载周期,当拉应力减小到零时裂纹尖端应力不为零,裂纹尖端应力对裂尖的挤...     

塔式起重机钢结构疲劳寿命研究

该文提出一种基于有限元法的塔式起重机钢结构疲劳寿命估算的方法。首先建立塔式起重机有限元模型并计算静应力,再确定载荷时间历程。将塔式起重机所受的疲劳载荷划分为变幅载荷和冲击载荷。对于变幅载荷,采用现场观测数据并运用数理统计的方法,揭示出变幅小车在起重臂下弦杆的每跨轨道上运行的频数与起重臂的坐标成正态分布。以1d为1个周期,计算出变幅载荷的时间历程。对于冲击载荷,采用瞬态响应方法,得到主要工况下起升钢丝绳内的内力时间关系,获得冲击载荷的时间历程。将塔式起重机结构静应力值、变幅载荷时间历程、冲击载荷时间历程和材料疲劳属性输入MSC．FATIGUE软件,计算得到其钢结构的疲劳寿命。     

沥青加铺层反射裂缝有限元分析

以烟(台)青(岛)一级公路烟台段试验路为应用研究对象,应用大型商业通用有限元软件ABAQUS计算分析了沥青混凝土加铺层反射裂缝的受力特性,为加铺层的结构设计和材料设计提供依据。研究表明:随着沥青加铺基层厚度的增加,控制着路面裂缝扩展的剪切型应力强度因子KⅡ呈减小趋势;沥青稳定碎石模量对加铺层的抗裂性能有重要影响,裂缝尖端的应力强度因子将随着加铺基层模量的增大而增大;大粒径碎石沥青加铺基层中孔洞的存在极大地消减了裂缝尖端的应力集中,有助于阻碍裂缝的进一步发展。     

驱动桥壳瞬态动力学与疲劳寿命的有限元分析

采用有限元法对某驱动桥壳进行瞬态动力学分析,得出了驱动桥壳在函数载荷作用下的位移与动应力-时间响应值;根据驱动桥壳的动应力分析结果,利用有限元法对驱动桥壳进行疲劳寿命分析,得到了桥壳整体的疲劳寿命分布,其危险部位主要分布于板簧座区域,与台架疲劳试验结果基本一致。     

拱坝裂缝开展有限元分析

本文提出一个数学模型,用于拱坝裂缝开展分析,所需机时省,内存要求较小,精度好。文末给出一算例,用以说明方法的特点及拱坝裂缝开展分析的意义。