ANSYS视角下的裂纹尖端应力强度分析

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度

a 裂纹尖端应力强度KI研究的意义

b 裂纹尖端KI的计算方法

c 裂纹尖端应力奇异性处理

d ANSYS计算过程及结果



1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义

v   随着现代高强材料和大型结构的广泛应用,一些按传统强度理论和常规方法设计、制造的产品,发生了不少重大断裂事故。   v20世纪50年代,美国北极星导弹固体燃料发动机发射时发生低应力脆断。  v1965年,英国某大型合成塔在水压试验时断裂成两段。   事故调查发现 →断裂起源于构件中裂纹

va 传统的强度理论  

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缺陷:传统强度理论并没有考虑材料中是否有缺陷,对有缺陷的材料,对其安全可靠性不能做出正确的判断。  

b  v工程中常见的几种裂纹  


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K反映了裂纹尖端应力场的强弱程度

c K断裂准则



为材料的断裂韧性

1)确定含裂纹构件的临界载荷。G,a,KIC → Fc


2) 确定裂纹的极限尺寸。G,F,KIC → a  


3)  确定带裂纹构件的安全性。



2、裂纹尖端KI的计算方法

解析法  

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f(a,w,…)为几何修正系数  

缺陷:适用于几何简单的板类,杆类,梁类构件;对于较复杂得构件,无法得到正确的解析解 。  

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结论:


v验证了1/4节点处理裂纹尖端奇异性是可以的。  

在数值法计算中,随着平板尺寸的增大, KI的值逐渐接近于解析值。






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