椭圆孔边裂纹的断裂力学行为

论文摘要

孔边裂纹是实际工程结构中常见的一类裂纹,也是影响结构完整性的重要因素。因此,对孔边裂纹问题进行深入的研究具有重要的实际意义。在对含孔边裂纹结构的断裂力学分析中,裂纹尖端应力强度因子、塑性区、张开位移是非常重要的参量。目前研究孔边裂纹相关参量的方法很多,而复变函数方法是一种既高效又准确的方法。因此,很有必要采用复变函数法,对椭圆孔边双裂纹的问题进行进一步的研究,得到这三个参量的解答,为工程实践提供一定的指导和促进作用。本文研究了在各种荷载作用下,椭圆孔边双裂纹的无限大板问题。给出了裂纹尖端应力强度因子的解析解,并利用ANSYS进行数值模拟,得到了应力强度因子的数值解;分别采用Mises屈服准则和D-M模型,计算了裂纹尖端塑性区和张开位移,并将两种方法所得结果进行了对比;分析了应力强度因子、塑性区、张开位移随椭圆孔尺寸和裂纹长度的变化规律。结果表明,在法向荷载和双向受拉荷载作用下,裂纹尖端的应力强度因子随椭圆孔的长短半轴之比和裂纹长度的增大而增大,。在远场单向拉伸荷载作用下,裂纹尖端的塑性区长度随短半轴长度的增大而减小和张开位移,均随裂纹长度的增大而增大,随椭圆孔短半轴长度的增大而减小。裂纹尖端应力强度因子的解析解与数值解吻合良好。Mises屈服准则和D-M模型求得的裂纹尖端塑性区和张开位移的结果吻合良好。

论文目录

摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 应力强度因子

1.2.2 塑性区

1.2.3 张开位移

1.3 本文研究内容

第二章椭圆孔边裂纹的应力强度因子

2.1 基本方程

2.2 法向荷载作用下的解

2.2.1 问题描述

2.2.2 解析解求解过程

2.3 与数值解对比

2.3.1 有限元分析结果

2.3.2 裂纹长度变化时的对比

2.3.3 椭圆孔尺寸变化时的对比

2.4 与文献结果对比

2.5 双向受拉荷载作用下的解

2.5.1 解析解求解过程

2.5.2 等边裂纹长度变化时的对比

2.5.3 短半轴长度变化时的对比

2.5.4 倾角取不同值时的对比

2.6 本章小结

第三章远场单向拉伸荷载作用下椭圆孔边裂纹的塑性区

3.1 Mises屈服准则方法求解过程

3.1.1 问题描述

3.1.2 解析解求解过程

3.2 D-M模型方法求解过程

3.3 两种方法结果对比

3.3.1 裂纹长度改变时的对比

3.3.2 椭圆短半轴改变时的对比

3.4 本章小结

第四章远场单向拉伸荷载作用下椭圆孔边裂纹的张开位移

4.1 Mises屈服准则方法求解过程

4.2 与数值结果对比

4.2.1 有限元分析结果

4.2.2 整条裂纹上位移的对比

4.2.3 裂纹长度及短半轴长度变化时的对比

4.3 与D-M模型方法对比

4.4 本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 段思阳

导师: 刘淑红

关键词: 复变函数法,应力强度因子,塑性区,张开位移,椭圆孔边双裂纹,模型

来源: 石家庄铁道大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 石家庄铁道大学

分类号: O346.1

DOI: 10.27334/d.cnki.gstdy.2019.000186

总页数: 54

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