半球形表面缺陷影響下表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值分析.pdf

1、由于構(gòu)件中孔洞或其他表面缺陷(比如半球形、圓柱形等)的存在所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，在疲勞載荷的作用下裂紋便可能在孔洞或表面缺陷附近出現(xiàn)。眾所周知，孔洞或者其他表面缺陷的存在本身就存在著應(yīng)力集中，而裂紋的尖端應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)奇異，這樣它們雙重的作用將使得結(jié)構(gòu)的分析更加復(fù)雜。
　　因此研究表面缺陷影響下的裂紋體將具有十分重要的理論和實(shí)際意義，基于此本文選取了含半球形表面缺陷和表面裂紋的三維線彈性體(簡(jiǎn)稱(chēng)表面缺陷裂紋問(wèn)題)作為研究對(duì)象，并對(duì)斷裂

2、分析中的關(guān)鍵參量——應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行了數(shù)值分析和求解。這個(gè)模型應(yīng)該比眾所周知的半橢圓形表面裂紋模型更為典型。
　　本文在前人研究表面裂紋的基礎(chǔ)上，用康奈爾大學(xué)斷裂力學(xué)小組編制的FRANC3D軟件，通過(guò)選取相關(guān)的模型得到如下結(jié)論：
　　(1)當(dāng)Rt≤，/0.2RW≤且0.2RH≤時(shí)我們可以認(rèn)為裂紋體為無(wú)限0.2大，而Rt，/0.2RW且0.2RH時(shí)我們則需考慮邊界的影響，即視0.2之為有限體。其中R為表面裂紋的半徑，W、t和H

3、分別為裂紋體的半寬、厚度和半長(zhǎng)。
　　(2)不管裂紋體為無(wú)限大或有限大，半球形表面缺陷影響下表面裂紋裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子均隨著裂尖與前自由表面間距離的增大而減小。
　　(3)無(wú)限大裂紋體中，裂紋前沿最大的應(yīng)力強(qiáng)度因子是Rr的函數(shù)，r為半球形表面缺陷的半徑。并且半球形表面缺陷并不總使強(qiáng)度因子變大(與無(wú)半球形表面缺陷時(shí)半圓形表面裂紋相比較而言)。
　　(4)有限大裂紋體中，裂紋前沿最大的應(yīng)力強(qiáng)度因子在Rr特定的情況下隨著