ANSYS参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用

介绍了大型有限元分析软件ANSYS参数化设计的实现方法,并且在实例中用APDL编写裂纹板裂纹扩展模拟的前处理程序,成功地实现了裂纹扩展过程。     

双向载荷条件下Ⅰ型裂纹的疲劳扩展

研究了双轴向应力状态下Ⅰ型穿透裂纹的疲劳扩展规律，采用构形合理且经精确标定应力强度因子值的双向十字形试样，在电液伺服双轴向疲劳试验机上对低合金钢（１６ＭｎＲ）进行了多种载荷比的疲劳裂纹扩展速率试验，得到了双轴向应力状态下的Ｐａｒｉｓ方程，为目前按缺陷评定规范依据单轴向疲劳试验所得数据对工程构件进行疲劳评定提供参考数据，并就当前研究者们对于双向应力场中横向载荷对疲劳裂纹扩展行为的影响的不同看法进行分析探讨。     

用高温COD研究HK-40合金蠕变裂纹扩展

本文以高温下的HK-40合金炉管的蠕变断裂失效问题为背景,探讨了描述蠕变裂纹扩展的一个力学参量-高温COD.介绍了在国产蠕变试验机上组建的高温COD测试装置和测试方法;分析了用长焦距显微镜监测到的实验结果和现象;推导和证明了COD速率和C~*之间关系的公式;提出了C形试样的工程估算式.在871℃下,对不同损伤程度的HK-40合金材料,用C形试样进行了蠕变裂纹扩展实验.所得数据用五个力学参量,即应力强度因子K_1、净截面应力σ_(net)、参考应力σ_(ref)、COD速率δ_t、能量率积分C~*进行关联,其结果表明δ_t和C~*能在较大范围内较好地关联HK-40合金裂纹扩展的实验数据.     

316L钢高温疲劳裂纹扩展的规律研究

对316L钢在常温、200℃、400℃和550℃。下的疲劳裂纹扩展速率进行了测试和分析，对疲劳断口形貌进行观察，得到了四种温度下的疲劳裂纹扩展规律。结果表明：裂纹扩展率随着温度的升高而增大；高温下氧化作用增强。     

基于Abaqus的双裂纹不同间距对裂纹扩展速率的研究

扩展有限元法是近年经过大量运用的,在传统有限元的范围中求解不连续问题一种有效计算方法,它是基于单位分解的思想,在计算不连续问题时加入跳跃函数。以ABAQUS为平台,基于扩展有限元方法 (XFEM),以含双穿透型裂纹的有限宽板受横向拉伸载荷为力学模型,建立相应的裂纹尖端应力的有限元模型,研究焊接接头区域不同间距双裂纹相互作用对裂纹扩展速率的影响。结果表明:双裂纹间距的的大小并没有对裂纹的扩展速率产生影响。     

电工陶瓷材料裂纹扩展规律的研究

本文应用双扭法研究了四种电瓷材料静态疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:在空气介质中,所有试验电瓷材料均存在明显的裂纹亚临界扩展现象,且随裂纹尖端应力强度因子(K_1)增大呈现三个阶段关系。在不同介质中,裂纹扩展的敏感性按下列顺序变小:水、空气和煤油。试验还表明电瓷材料静态疲劳裂纹扩展规律与材料的配方、环境和受力等因素有关。     

基于疲劳裂纹扩展理论的轮胎橡胶疲劳寿命预测

建立了轮胎断面模型和三维有限元模型,模拟了轮胎稳定滚动时断面上各部件橡胶材料的负荷情况。基于橡胶疲劳裂纹扩展理论和临界平面法,计算了轮胎模型滚动情况下橡胶材料的疲劳寿命,并研究了轮胎橡胶材料疲劳寿命随负荷的变化情况,同时比较了不同负荷下轮胎各部件橡胶材料疲劳危险点的分布。     

子午线轮胎带束层间界面裂纹扩展过程有限元分析

子午线轮胎是由橡胶弹性体和纤维一橡胶复合材料组成,其结构十分复杂,如图1所示。在轮胎使用过程中,常会出现带束层间或胎体反包端点处层间界面裂纹扩展,严重影响轮胎的耐久性能和使用寿命。轮胎耐久性试验（试验后样品见图2）和轮胎实际工况的破坏分析表明,轮胎带束层间和胎体反包端点处层间界面裂纹扩展是轮胎早期破坏的主要原因,轮胎早期疲劳破坏对轮胎的耐久性能和使用寿命影响很大,直接影响车辆行驶的安全性和经济性。     

陶瓷材料裂纹扩展非局部理论

本文根据非局部弹性理论推导了陶瓷材料的裂纹扩展准则。理论推导表明用非局部理论推导的裂纹扩展临界应力与临界裂纹长度都要比用线弹性断裂理论（ＬＥＦＭ）推导出来的大得多。用热压氧化硅（ＨＰＳｉ３Ｎ４）陶瓷材料在室温下做裂纹扩展实验，实验结果与理论推导吻合得较好。     

基于ANSYS的输油管道数值分析

悬索式跨越是长距离油气输送的常见形式之一。利用ANSYS有限元仿真分析软件对混凝土式管道悬索跨越结构进行地震分析。通过对结构的模态分析,获得混凝土式管道悬索跨越结构前十阶固有频率和振型图。在模态分析的基础上,利用时程分析法,对混凝土式管道悬索跨越结构进行了地震反应下的动力响应分析,得到在地震载荷作用下,混凝土式管道悬索跨越结构的位移变化。分析表明,混凝土式管道悬索跨越是一种低频柔性结构,对地震反应敏感。     

基于ANSYS的疲劳累积损伤计算方法

以ANSYS应力分析为基础,分别介绍了按照JB 4732—1995及ANSYS疲劳分析模块进行疲劳累积损伤的计算方法和过程,并对相关问题进行了分析。     

基于ANSYS的蒸发罐模态分析

利用ANSYS软件建立蒸发罐的三维有限元模态分析模型,计算蒸发罐的前10阶固有频率,并给出前三阶结构振型图.根据模态分析的结果对蒸发罐结构的设计提出了一些建议,为工程设计提供有实用价值的参考.     

Fatigue crack growth in polyethylene

Fatigue crack propagation (FCP) rates are studied in 6 mm thick specimens of high density polyethylene (HDPE) containing razor notches, Centrally-notched plates and single-edg notched bars are subjected to sinusoidal tension-compressio or tension-zero cycling at 0.5 or 2.0 Hz under load control a room temperature; crack growth is monitored using a travelling microscope. After many thousands of cycles with no observable damage at the tip of the razor notch, a craze like zone begins to form. This zone grows slowly until it reaches the length characteristic of a mature crack at the same ΔK. Crack growth proper then begins. The number of cycles to initiate crack growth falls linearly with increasing ΔK at the razor notch Subsequent crack growth is determined both by the current value of ΔK and by loading history. When ΔK is increasing, FCP rates follow a standard Paris law curve. However, reduced, FCP rates are observed following an overload.     

轮胎橡胶材料裂纹开裂方向的研究

用断裂力学的方法分析了二维板状试样轮胎橡胶材料的裂纹扩展特性。建立了二维轮胎橡胶材料的有限元模型，用应变能密度这个参数模拟了试样承受单向拉伸时裂纹的扩展方向。模型中考虑了橡胶材料的非线性和不可压缩性，以及断裂奇异单元的收敛性。通过有限元分析，得出了橡胶材料单向拉伸时的裂纹扩展方向，并将计算结果与试验结果进行比较，两者吻合得很好。实验证明：应变能密度是解决橡胶断裂问题的一个有效参数。     

基于ANSYS的管道变形应力分析

对某公司埋地管道受外部载荷作用发生变形这一问题,借助于ANSYS软件的应力分析功能,通过施加位移载荷求出管道变形后的应力分布,为管道的安全评价提供依据。     

基于ANSYS的套管螺纹应力分析

石油套管在井下受力复杂,其螺纹连接是套管的薄弱环节。在目前发现的套损中有很大的比例是由螺纹连接失效造成的,因此真实地模拟井下受力情况,并且准确的测出在不同工况与螺纹部位的应力应变场的关系,对研究套管螺纹连接的极限承载能力,保护套管,保证油田正常生产具有十分重要的意义。文章采用ANSYS软件提供的子模型方法,通过有限元分析方法研究套管螺纹受力状况及变形情况,模拟井下复杂工况环境对套管螺纹的影响,优化螺纹结构,使应力分布更加合理。     

基于ANSYS的闸阀阻力系数研究

应用有限体积法,借助专用于分析二、三维流体流动场的先进工具——ANSYS软件的FLOT-RAN CFD工具,分析计算了闸阀的内部流场特性。依据流场的压力分布计算了不同开度、进口速度和内径下闸阀的阻力系数。指出阀门的阻力系数不仅与开度、进口速度有关,还与管径相关;不同管径的阀门,在同一开度、进口速度下的阻力系数不同。