疲勞裂紋擴展仿真方法研究.pdf

1、隨著斷裂力學理論的發(fā)展，越來越多的學者傾向于應用斷裂力學理論來解決工程結構疲勞和斷裂問題。然而，疲勞實驗對材料和環(huán)境設備要求較高，可重復性差。因此，采用有限元仿真軟件模擬出的斷裂參數(shù)和疲勞裂紋擴展，可以彌補實驗測量條件的不足，以最終避免疲勞斷裂問題中的復雜的不確定因素，降低工程結構疲勞壽命預測的分散性。
　　論文利用通用有限元軟件，對裂紋尖端的斷裂參數(shù)和裂紋擴展過程進行仿真，并將仿真結果與理論值、實驗值相比較；在此基礎上，對不同有

2、限元方法、不同斷裂判據(jù)、不同裂紋擴展模型進行對比研究?，F(xiàn)將本文主要研究內容和研究結論總結如下：
　　一、對常用斷裂參數(shù)和裂紋擴展仿真的國內外研究現(xiàn)狀進行了綜述，并簡要的梳理了有限元仿真方法的相關理論及其在斷裂力學中的應用概況。
　　二、基于通用有限元軟件ANSYS（14.5版本），求解了平面裂紋和三維裂紋的應力強度因子K，探討了不同載荷和裂尖角度下K值的變化規(guī)律。通過對比不同路徑的J積分計算結果發(fā)現(xiàn)：積分路徑取為2/5個裂紋

3、長度時，J積分的數(shù)值最接近理論解；通過相互積分法求得的K值比通過經典位移插值法求得的結果更為精確和簡便。
　　三、針對高強度鋼Q370的三點彎曲試樣進行了裂紋擴展實驗，回歸了Paris公式中的雙對數(shù)曲線，并測定了裂紋擴展的應力強度因子門檻值Kth。同時，采用外差法和相互積分法求解了裂紋擴展過程中的K值，回歸了雙對數(shù)曲線，并進行誤差分析。通過對比發(fā)現(xiàn)，采用相互積分法計算的K值比外差法的計算結果更為精確，由此回歸的雙對數(shù)曲線累積誤差也