直管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子KⅠ的有限元分析

利用有限元法对含外表面轴向裂纹的直管进行了分析,应用有限元软件ANSYS建立了裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并与t/Do为乘幂关系。一般情况下,表面裂纹在最深点（90°）处应力强度因子最大,然后随着角度的减小应力强度因子依次减小。但是在最浅点（0°）处应力强度因子有回升趋势,且随着a/t的增加,这种回升趋势逐渐明显,当a/t=0.8时,甚至出现最浅点KI超过最深点KI的现象,这时对于结构的脆性起裂位置要慎重判断,不能单纯地以最深点KI为断裂依据。     

大型储罐角焊缝焊趾表面裂纹应力强度因子数值计算

针对大型储罐典型失效模式——角焊缝开裂,利用ANSYS建立有限元模型求得角焊缝焊趾附近精确应力场;采用1/4节点奇异单元法和混合网格扩展法建立角焊缝焊趾表面半椭圆裂纹模型并求解应力强度因子;讨论了裂纹深度半长比a/c、裂纹深度板厚比a/t、焊脚尺寸板厚比Lw/t和焊趾角θ对应力强度因子数值分布的影响。计算结果表明:角焊缝焊趾表面裂纹应力强度因子沿裂纹前沿呈U形分布,在表面点取得最大;随着裂纹深度a的增加,表面点应力强度因子有增大趋势,而最深点的焊接放大效应则逐渐减小。     

内压作用下斜接弯管纵向半穿透裂纹应力强度因子研究

采用三维有限元技术,应用ANSYS对内压作用下含纵向半穿透裂纹斜接弯管的应力强度因子进行了系统的分析。建立了三维有限元裂纹模型,对裂纹前沿应力强度因子的影响因素进行了研究,分析了不同内压下无量纲参数裂纹相对深度a/t、裂纹相对形状b/a、管壁相对厚度Do/t对应力强度因子的影响。     

内压和弯矩作用下焊制斜接弯管穿透裂纹KI的有限元解

采用有限元方法,建立含裂纹焊制斜接弯管有限元模型.针对内压和弯矩作用下的两种不同载荷条件,计算不同壁厚、不同长度穿透裂纹的应力强度因子KI,得出形状因子F,并拟合成计算式.可供工程安全评定实际应用.     

含裂纹虾米腰弯头断裂参量浅析

为了向工程安全评定及配管设计提供一些参考,以断裂力学理论为基础,应用ANSYS软件建立含裂纹虾米腰弯头有限元模型,通过施加内压载荷,计算得到含裂纹虾米腰弯头的应力强度因子KI值,分析结果具有工程实际意义。     

平行偏置裂纹相互作用及其合并条件

裂纹之间的相互作用因其位置和方向的不同会引起应力场的相互增强或者相互减弱效应.运用FRANC2D软件,对单向拉伸载荷作用下含2条平行偏置裂纹的平板进行有限元分析,计算得到2条平行偏置裂纹在不同几何特征下的应力强度因子和应力变化图,再现了它们相互作用的应力场叠加规律,讨论了裂纹水平间距比（s/a2）、裂纹垂直间距比（h/a2）和裂纹长度比（a2/a1）对应力强度因子的影响以及2条裂纹之间的相互作用情况.结果表明：裂纹尖端内侧在s/a2=-1.4时所受的屏蔽效应最明显,h/a2对应力强度因子的影响因s/a2表现为3种不同的变化规律,且等大裂纹的相互作用最为显著.在此基础上验证了在用含缺陷压力容器安全评定（GB/T19624—2004）中关于非共面的两相邻穿透裂纹合并条件的适用性.     

拉弯复合应力下焊接头表面裂纹疲劳扩展规律的研究

通过对16MnR钢对焊的弓形试极疲劳裂纹扩展试验，研究了在拉弯复合应力下对焊接头表面裂纹疲劳扩展规律。采用Newman－Raju公式分析了有限宽板在拉弯复合应力下表面裂纹的应力强度因子的计算。试验研究表明在拉弯复合应力下当a／t≤0．8时表面裂纹疲劳扩展规律仍可用Paris公式来描述，并且c向和a向的Paris系数之间仍存在着C_c＝0．9~nC_a的关系。     

用杂交有限元计算应力强度因子

本文阐述了一种用假定应力分布的杂交有限元模型来计算裂纹问题中应力强度因子的方法。实践证明:该方法具有精度高、效率高的优点,并可以很方便地考虑体积力载荷以及裂纹表面的分布载荷,所以它的使用范围十分广泛。     

转轴阶梯处椭圆裂纹应力强度因子的计算分析

转轴在运行过程中,常在阶梯处发生断裂失效。为了研究转轴阶梯处过渡圆角大小对该处裂纹扩展的影响,利用有限元方法在裂纹前沿设置奇异单元,建立了转轴的有限元分析模型。通过分析计算,得到了弯扭载荷作用下转轴阶梯处的椭圆裂纹应力强度因子的变化规律。     

内压作用下含内表面环向裂纹弯管的应力强度因子和极限载荷

应用大型有限元软件ANSYS对在内压作用下合内拱内表面环向裂纹弯管的应力强度因子和极限栽荷进行研究.计算出不同尺寸弯管的应力强度因子和极限载荷并加以分析,其结果可供工程安全评定使用.     

梯度功能陶瓷材料的应力强度因子

研究了对称型梯度功能材料的Ⅰ型裂纹问题，并采用外推法计算了三点弯曲条件下不同组成分布的梯度功能陶瓷材料的无量纲应力强度因子K1。计算结果表明，裂纹长度较小时，K1随着组成分布指数n的增大而增大；而裂纹长度较大时，K1随着n的增大而减小。     

含纵向内裂纹管道的应力分析及应力强度因子研究

裂纹是压力管道中常见的缺陷形式,其失稳扩展将引起灾难性事故。以断裂力学基本理论为依据,采用1/4节点法和二维奇异单元建立了含纵向内裂纹管道的有限元分析模型,对含裂纹管道进行了应力分析,并对裂纹尖端的应力强度因子进行了分析计算。研究结果对于压力容器及管道的安全分析具有重要的参考价值。     

强度组配对含有横向裂纹焊接接头J积分的影响

以含有横向裂纹的焊接接头为研究对象 ,采用有限元软件ANSYS计算了平面应力条件下几种焊缝强度组配和焊缝宽度在不同载荷下的J积分值。计算结果表明 ,对于含有横向裂纹的焊接接头 ,在线弹性和小屈服范围内 ,即P/P0 <1,强度组配对J积分几乎没有影响 ;在弹塑性范围内 ,即P/P0 >1,强度组配对J积分的影响与a/h有关。随着a/h的增大 ,强度组配对J积分构成影响所需要的载荷越来越大。当裂纹尺寸很小且载荷程度P/P0 >0 .9时 ,焊缝宽度对J积分有明显的影响 ;当裂纹尺寸大于焊缝宽度很多后 ,焊缝宽度对J积分的影响消失     

CFRP加固损伤钢板的双轴拉伸性能研究

基于虚拟裂纹闭合法模拟受双轴向载荷的含裂纹塑性钢板断裂过程,利用减小裂纹裂尖处应力强度因子的方法确定了CFRP的加固方案,通过有限元仿真分析了双轴试样加固前后的对比效果,最后结合模型试验验证了加固方案和计算方法。研究表明,虚拟裂纹闭合法可以有效模拟受双轴向载荷裂纹的扩展过程,仿真结果与试验结果吻合较好。对于受双轴向载荷的含裂纹钢结构,CFRP加固后可以基本恢复原结构的承载能力,加固效果十分显著。该方法可以进一步用于复合型裂纹的加固方案确定。     

PE80聚乙烯管道焊接接头的应力松弛模型验证及安全评价

采用实验方法研究聚乙烯（PE）管道焊接接头在机械载荷条件下的应力松弛行为,通过松弛试验得出用Prony级数表示的PE管道焊接接头的本构模型。结果表明,PE管道焊接接头的松弛曲线与PE管道木材的松弛曲线相似;结合有限元分析软件Abaqus,建立PE80焊接接头的裂纹缺陷模型,导入PE管道焊接接头与PE管道母材的Prony级数,对含裂纹缺陷PE管道的应力强度因子进行计算;借鉴GB/T 19624—2004金属管道的评定标准,给出适合PE材料的断裂判据,比较PE材料的临界应力强度因子（KIC）及计算得出的应力强度因子(KI)的大小,进而通过断裂判据对含缺陷PE管道进行安全评价。     

基于近场动力学方法的含缺陷板Ⅰ型应力强度因子计算

针对含多缺陷板脆性断裂问题,引入非局部近场动力学理论,结合J积分计算含缺陷板Ⅰ型应力强度因子。通过含Ⅰ型单裂纹脆性板以及系列含等长双裂纹板的应力强度因子计算,验证该方法的可行性和计算精度。进一步应用于含不等长双裂纹、含孔及孔边裂纹脆性板的应力强度因子计算,验证了该方法对于计算含复杂缺陷板Ⅰ型应力强度因子的适用性,并分析了裂纹位置和长度及孔径等多缺陷板裂尖应力强度因子的影响。     

钢化真空玻璃球形支撑的玻璃压痕应力场理论及分析

针对钢化真空玻璃球形支撑物对玻璃压痕的应力场分布问题,采用接触力学,对Hertzian压痕方程进行了修正,推导了三维应力场方程,同时,对完全发展的锥形裂纹的应力强度因子进行了数值求解。结果表明,在球体与玻璃接触区域内,所有的主应力都是压应力,主应力σ₁导致了裂纹的萌生,而主应力σ₂形成了环形裂纹。与玻璃表面正交的最小主应力从接触边缘向外偏离,形成的近似平行的曲线即为锥形裂纹的形状,而最大拉应力总是垂直于这些曲线。因此,在最大主拉应力的作用下,球体加载后裂纹遵循最小主应力的轨迹。裂纹尖端的应力强度因子决定了断裂韧性,随着裂纹的扩展,应力强度因子减小,在离表面一定距离后,应力强度因子达到临界值,裂纹停止。不同压痕载荷下的归一化应力强度因子是一组具有相似形状的曲线。     

内压和弯矩作用下焊制斜接弯管穿透裂纹K1的有限元解

采用有限元方法,建立含裂纹焊制斜接弯管有限元模型。针对内压和弯矩作用下的两种不同载荷条件,计算不同壁厚、不同长度穿透裂纹的应力强度因子K1,得出形状因子F,并拟合成计算式。可供工程安全评定实际应用。     

基于量子点荧光强度变化检测陶瓷疲劳微裂纹

量子点具有荧光光谱窄、激发光谱宽、荧光强度高、稳定性好等优势,将量子点应用于微裂纹的监测有极大的优越性.本文利用量子点涂层的荧光性能进行了陶瓷裂纹的直接检测,并与实际裂纹比较发现仅有2％的差别;借助ANSYS有限元软件计算模拟了陶瓷在产生疲劳裂纹后的应力分布.对比发现,涂层荧光强度变化和应力变化都呈区域性分布,而且应力越大,荧光强度越强,说明该方法是一种简单有效的裂纹测试手段.     

自增强厚壁筒表面裂纹尖端应力强度因子的柔度标定法

采用柔度法对液压疲劳实验中的自增强厚壁筒表面裂纹尖端应力强度因子进行了标定,结果表明这是一种求得表面裂纹尖端应力强度因子的有效方法。