材料缺陷的存在會在一定程度上對裂紋尖端的應(yīng)力場產(chǎn)生擾動作用。Ⅰ型加載條件下,擾動作用導(dǎo)致裂紋尖端應(yīng)力場的對稱性發(fā)生改變,因此裂紋并不會沿著垂直于Ⅰ型加載方向擴(kuò)展,而是表現(xiàn)出復(fù)合型疲勞裂紋擴(kuò)展的特性,此外這些孔洞、夾雜的存在還會對裂紋擴(kuò)展速率產(chǎn)生影響。擴(kuò)展有限元法(XFEM)在處理含有孔洞、夾雜的裂紋擴(kuò)展問題時(shí)具有高效、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。本文以擴(kuò)展有限元為基礎(chǔ)理論來研究改進(jìn)緊湊拉伸(CT)試樣中孔洞和夾雜的位置、半徑,以及夾雜物自身材料屬性對疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響。此外為了定量表示裂紋擴(kuò)展路徑偏轉(zhuǎn)程度,提出撓度影響系數(shù)的概念。研究結(jié)果表明:(1)孔洞與初始裂紋尖端夾角θ=45°時(shí),對于裂紋擴(kuò)展路徑的“吸引”效應(yīng)最為明顯,撓度影響系數(shù)取最大值;撓度影響系數(shù)隨著孔洞半徑R的增大而增大,隨著距離L的增大而減小;在R和L共同影響下,L為主導(dǎo)影響因素。(2)軟性夾雜與剛性夾雜對裂紋擴(kuò)展影響效應(yīng)有明顯差異,剛性夾雜對裂紋擴(kuò)展路徑會產(chǎn)生“排斥”效應(yīng)且隨著彈性模量Ef的增大,“排斥”效應(yīng)越明顯;軟性夾雜作用下,隨著的彈性模量Ef的增大,夾雜物對裂紋路徑的“吸引”效應(yīng)逐漸降低。除了夾雜物自身材料屬性外,軟性夾雜...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 裂紋擴(kuò)展問題的常用模擬方法
    1.3 擴(kuò)展有限元法的發(fā)展及應(yīng)用
        1.3.1 擴(kuò)展有限元在求解應(yīng)力強(qiáng)度因子中的應(yīng)用
        1.3.2 擴(kuò)展有限元法在裂紋擴(kuò)展問題中的應(yīng)用
    1.4 材料缺陷裂紋擴(kuò)展問題的國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.4.1 含孔洞的裂紋擴(kuò)展問題研究進(jìn)展
        1.4.2 含夾雜的裂紋擴(kuò)展問題研究進(jìn)展
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 斷裂力學(xué)及擴(kuò)展有限元相關(guān)理論
    2.1 斷裂力學(xué)
        2.1.1 裂紋類型
        2.1.2 裂紋尖端應(yīng)力場與應(yīng)力強(qiáng)度因子
    2.2 擴(kuò)展有限元法
        2.2.1 水平集函數(shù)
        2.2.2 擴(kuò)展有限元法的基礎(chǔ)理論
    2.3 J積分理論與應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解
        2.3.1 J積分理論
        2.3.2 能量釋放率
        2.3.3 J積分、能量釋放率G及應(yīng)力強(qiáng)度因子K之間的關(guān)系
        2.3.4 1/4節(jié)點(diǎn)位移法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 裂紋擴(kuò)展過程的有限元模擬
    3.1 Abaqus軟件在裂紋擴(kuò)展問題中的應(yīng)用
    3.2 Abaqus有限元分析
        3.2.1 建立幾何模型及材料屬性的創(chuàng)建
        3.2.2 網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        3.2.3 分析步和載荷設(shè)定
        3.2.4 擴(kuò)展有限元法模擬裂紋擴(kuò)展的準(zhǔn)確性驗(yàn)證
    3.3 Abaqus求解應(yīng)力強(qiáng)度因子
    3.4 本章小節(jié)
第4章 孔洞對裂紋擴(kuò)展行為的影響
    4.1 孔洞與初始裂紋尖端的夾角θ對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    4.2 孔洞與裂紋尖端的距離L對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    4.3 孔洞半徑R對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    4.4 L與R共同影響下的裂紋擴(kuò)展路徑
    4.5 復(fù)合比Me與撓度影響系數(shù)的關(guān)系研究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 夾雜對裂紋擴(kuò)展行為的影響
    5.1 夾雜物的彈性模量E'對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    5.2 夾雜與初始裂紋尖端的夾角θ對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    5.3 夾雜物與裂紋尖端距離L對擴(kuò)展路徑的影響
    5.4 夾雜物半徑R對裂紋擴(kuò)展路徑的影響
    5.5 孔洞、夾雜對裂紋擴(kuò)展路徑的影響效應(yīng)對比
    5.6 孔洞、夾雜對裂紋擴(kuò)展速率的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號：3835723