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表面裂纹疲劳扩展的数值模拟Ⅱ).pdf

发布:2017-05-26约2.53万字共7页下载文档
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第 卷 第 期 应 用 力 学 学 报 ! # $%’! (%’# ! ! 年 月 !))* + !#$%%’()*$+,(-+..,#%/ 0%!+$#! ,-.’!))* 文章编号! # #)))/0+0!))*)#/))!/)1 表面裂纹疲劳扩展的数值模拟 # ( 吴志学 扬州大学 !!1))0 扬州# ! 摘要!根据 疲劳裂纹扩展规律!对拉伸和纯弯曲疲劳载荷下表面裂纹扩展进行了数值模拟 G-.86 数值模型中!用三次样条函数曲线拟合裂纹尖端!在裂纹扩展增量计算中考虑了裂纹闭合影响裂 纹形状演化的模拟结果与 和 经验公式预测结果进行了比较!表明了所采用的数值 (=]@-: C-7 i 模拟方法的实用性研究发现!裂纹闭合对疲劳裂纹扩展过程中的裂纹形状演化以及裂纹尖端的 应力强度因子# $分布都有明显影响 同裂纹形状演化一样!疲劳裂纹扩展过程中裂纹尖端的 SD^ SD^分布表现出明显的特征最后!建议了一个简单函数来统一描述表面裂纹尖端的SD^分布 关键词!应力强度因子%线弹性断裂力学%表面裂纹%疲劳扩展%数值模拟%三维有限元分析 中图分类号! 文献标识码! 3+2BY##1 4 !!! ! 化$从而有可能显著提高疲劳寿命估算精度% # 引 言 实验事实和数值预测结果都表明!多数疲劳扩展 ! ! 裂纹的形状演化总是表现出某些规律性的特征%例 表面裂纹是很多工程结构中常见的缺陷$很多 如$表面疲劳裂纹总是保持与半椭圆形相近的形状$ ’ 2/0 穿透裂纹也可以追溯为表面裂纹疲劳扩展形成的$ 并且在扩展中总是趋于(择优扩展路径) $即裂纹 因此$研究表面裂纹扩展具有重要的实际意义%大 纵横比 * 随着裂纹扩展总是趋于稳定值%显然$在 -A 量的实验结果表明!受拉伸和弯曲疲劳载荷作用下 载荷和边界条件一定的情况下$裂纹形状与裂纹尖端 的表面裂纹$除了裂纹与表面交点附近局部区域以 SD^之间存在固有的一一对应关系%对于疲劳扩展 外$其形状可以近似为半椭圆形$并且在扩展中也保
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