基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大,由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。     

基于Abaqus的冲击载荷下材料起裂韧度确定方法

本文发展一种基于Abaqus软件同时考虑冲击荷载和裂纹发展的动态应力强度因子求解方法。三点弯曲梁模型用来演示冲击荷载作用下其裂纹发展时,动态应力强度因子的求解方法,并与文献结果进行对比。然后,分别求解裂纹不变载荷快速变化下的动应力强度因子,以及在载荷不变裂纹快速扩展情况下的动应力强度因子,通过对比研究发现本文方法可以有效的模拟构件在冲击载荷下的断裂破坏过程。     

基于断裂力学的立式杀菌锅全寿命疲劳分析

目的:研究一种新型立式杀菌锅在热机循环载荷下的疲劳强度,特别是在锅体出现裂纹后的剩余疲劳寿命以及影响杀菌锅疲劳裂纹扩展的因素.方法:从杀菌锅结构完好的设计疲劳寿命和有裂纹后的剩余疲劳寿命两个方面对其进行全寿命疲劳分析.采用Workbench分析杀菌和3种循环载荷下杀菌锅的力学特性;基于SGN曲线研究杀菌锅在3种交变应力下的设计疲劳寿命;基于断裂力学原理研究初始裂纹尺寸、压力、温度对有裂纹杀菌锅应力强度因子和剩余疲劳寿命的影响.结果:此类立式杀菌锅的设计疲劳寿命为5×10⁵次,满足设计需要且有一定安全余量;基于断裂力学分析得出杀菌锅裂纹尺寸寿命曲线,对含缺陷杀菌锅剩余寿命进行预测,具有一定创新性.结论:使用过程中应关注锅体内部裂纹的产生和扩展情况,可以根据试验提出的方法对杀菌锅裂纹缺陷进行强度分析和寿命预测.     

CFRP修补裂纹构件的参数化建模与分析

采用APDL参数化设计语言,对损伤结构的裂纹尺寸进行参数化设置,建立含损伤箱形构件有限元模型。讨论损伤箱形构件在拉、弯载荷下的修补效果和复合材料补片铺设方向对损伤构件应力强度因子的影响。     

弹性半空间中平片裂纹问题的超奇异积分方程方法

使用边界积分方程方法 ,在有限部积分的意义下 ,将弹性半空间中垂直于自由边界面的平片裂纹问题归结为一组以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程 ,根据有限部积分原理为其建立了数值方法 ,并给出了用裂纹面位移间断计算应力强度因子的公式 .通过对圆形、椭圆形和矩形等典型的平片裂纹问题的计算 ,分析了自由边界面对裂纹前沿应力强度因子的影响 .该方法可以推广用于求解弹性半空间中的边界裂纹及多个裂纹相互作用等较复杂的三维断裂力学问题 .     

基于FAD失效路径的含穿透裂纹压力容器剩余寿命研究

针对含穿透裂纹压力容器的安全评估问题,基于失效评定图(FAD)仿真的安全衰减路径,提出了一种穿透裂纹剩余寿命的计算方法。通过给定裂纹尺寸增量,利用断裂比和载荷比计算公式,获得在失效评定图上穿透裂纹缺陷仿真的安全衰减路径轨迹,通过采用数学积分法求解安全衰减路径长度和剩余路径的长度,以此为基础建立穿透裂纹安全裕度的表征模型,在失效评定图失效路径基础上结合权函数法、Paris公式求解裂纹缺陷应力强度因子和疲劳扩展剩余寿命。     

新型Cr12Mo1V1剪切刀具的破坏分析与结构优化

针对目前新型Cr12Mo1V1剪切刀具在使用中频繁发生破坏行为,采用三维有限元方法系统研究了该刀具在切割工况下的力学行为。先得到了该刀具的详细应力场,确定其危险部位,并基于经典强度理论对其破坏进行了分析与校核;详细研究了刀具在出现不同几何尺寸的三维角裂纹时,其裂纹前缘应力强度因子的分布结果。基于这些结果对该刀具的几何结构与尺寸进行了优化,降低了应力水平,提高了抗断裂强度。     

基于ABAQUS平面裂纹热权函数的计算

热权函数法适用于热载荷作用下裂纹尖端应力强度因子过渡过程的计算,文章对平面裂纹体热权函数法中权函数U/a的计算进行了分析研究。用虚拟结点力法与ABAQUS有限元分析相结合,并组装得到整体刚度矩阵,对相关数据提取运算实现了权函数U/a中dU0/da的计算,通过等效结点力加载并有限元分析最后得到平面裂纹体的权函数场的分布。     

压气机轮盘故障部位强度对比分析

某压气机盘轮缘断裂是常见故障,裂纹起始部位一般在辐板与轮缘转接圆角处。对故障件的尺寸测量表明,该部位的尺寸存在超差现象,并且表面粗糙度也不满足要求。为了查找Ⅰ级轮盘故障原因,对压气机转子进行了强度计算,并重点分析故障部位在不同尺寸下的应力分布,给出对比计算结果。     

焦散线法确定应力强度因子的一种简便方法

通过测定焦散线上点的坐标及初始曲线半径，得到了焦散线法确定应力强度因子的一种简便方法。以有机玻璃为例，在不同裂纹、不同载荷的条件下，确定了试件的应力强度因子，并将所得结果与Ｐ．Ｓ．Ｔｈｅｏｃａｒｉｓ方法得到的结果一起与相应的理论计算值相比较。     

影响疲劳裂纹扩展的几个因素

对含裂纹的构件,da/dN-△K曲线是度量材料疲劳裂纹扩展性能的基本曲线,并用于估算构件的疲劳裂纹扩展寿命。应力强度因子幅度△K,是控制疲劳裂纹扩展速率da/dN的最主要因素。除了应力强度因子幅度△K外,循环应力比R或者平均应力、加载频率、环境等其它因素也有不可忽视的影响。     

1500mm宽幅铸铁烘缸设计研究

介绍1500mm铸铁烘缸在工作状况下所承受的各种载荷及其应力计算方法.通过详尽的有限元应力分析,说明自重、冷凝水重及毛毯张力载荷对宽幅烘缸的强度和刚度具有重大影响, 提出适合于宽幅尺寸的1500mm烘缸缸盖结构尺寸的改进实例,并验证其安全性.     

Φ1500mm宽幅铸铁烘缸设计研究

介绍Φ1500mm铸铁烘缸在工作状况下所承受的各种载荷及其应力计算方法。通过详尽的有限元应力分析,说明自重、冷凝水重及毛毯张力载荷对宽幅烘缸的强度和刚度具有重大影响,提出适合于宽幅尺寸的Φ1500mm烘缸缸盖结构尺寸的改进实例,并验证其安全性。     

基于热权函数法的平面Ⅰ、Ⅱ型复合应力强度因子计算

采用热权函数法对热冲击下复合型裂纹的应力强度因子进行求解。将热权函数法与有限元法直接耦合,给出了热权函数法计算复合型裂纹应力强度因子的有限元格式。利用虚拟裂纹扩展技术用于热权函数的计算。对典型例题进行了计算,通过与其他方法计算得到的结果进行比较,证明热权函数法具有较高的计算效率,并且又具有满意的工程应用精度。     

多尺度材料模拟及其在含缺陷材料中的应用

多尺度建模与模拟是研究金属及合金特别是纳米结构晶体材料力学性能的重要手段。最近发展的＂有限温度下动态原子/离散位错耦合材料模拟方法＂,可进行跨原子、细观、宏观尺度的含缺陷晶体材料力学性能研究。文章应用该方法进行了微米尺寸含裂纹的fcc铝单晶材料在Ⅰ型断裂过程中的变形情况分析,获得了导致裂纹尖端发射位错的临界应力强度因子与温度及裂纹前端厚度之间的关系。     

在役球罐裂纹缺陷统计与分析

通过对20多台在役球罐的定期检验中发现的裂纹缺陷的数量、位置、尺寸及使用介质等因素进行统计,结果表明:柱腿角焊缝裂纹和内表面裂纹数量最多,焊接接头上的裂纹主要以柱腿和环焊缝为主,裂纹尺寸大部分在50 mm以内。经分析,强力组装引起的拘束力、焊接残余应力、焊接接头的氢含量和淬硬组织的存在是裂纹形成的主要因素,合理控制这些因素能有效地提高球罐的安全性和使用寿命。     

压榨机轴的疲劳裂纹及其超声波探伤(一)

一、关于金属疲劳的概念及其特征长时间受交变载荷作用的轴会在远低于轴(材料)的强度极限的应力下,突然破坏,而没有显著的残余形变,这种现象称为轴的疲劳破坏。曾经有人从无数次的实验确定:当交变应力大于某一数值时,则在应力交变的次数达到某一数日之后,在轴中就有裂纹出现,这种裂纹叫做疲劳裂纹。这种裂纹通常发生在轴表     

铸铁烘缸的定期检验和安全评定

本文介绍了对烘缸表面裂纹进行铆补,并通过应力强度因子理论对缺陷进行安全评定。结果表明,经过铆补和断裂力学的方法进行安全评定后,烘缸仍有足够的安全裕度,在正常工况下运行是安全的,不会发生失效。实践证明,该方法可以在含缺陷铸铁烘缸安全评定中应用。     

基于有限元的热裂法切割液晶玻璃的仿真分析

介绍了激光热裂法,即利用移动热源控制裂纹切割玻璃.运用有限元软件Ansys的参数化设计语言建立二维模型,对激光扫描玻璃模型进行仿真.通过该仿真研究了切割过程中裂纹尖端附近的应力和裂纹尖端的应力强度因子,讨论了激光功率和激光扫描速度两关键加工参数对切割的影响,并给出了裂纹可连续扩展的加工参数范围.仿真结果表明,以裂纹尖端...     

铸铁烘缸的定期检验和安全评定

对烘缸定期检验中发现的表面裂纹进行了铆补,并通过应力强度因子理论对缺陷进行安全评定.结果表明,经过铆补和断裂力学的方法进行安全评定后,烘缸仍有足够的安全裕度,在正常工况下运行是安全的,不会发生失效.实践证明,该方法可以在含缺陷铸铁烘缸安全评定中应用.