含孔板的應(yīng)力集中問題一直是結(jié)構(gòu)安全評估的重要研究課題。許多學(xué)者研究了線彈性孔板在靜態(tài)載荷下的應(yīng)力集中問題,包括孔的形狀,材料的各向異性和加載方向等因素的影響。然而,當(dāng)孔板承受動態(tài)載荷發(fā)生塑性變形時,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性和應(yīng)變率效應(yīng)會導(dǎo)致應(yīng)力集中與線彈性結(jié)果有明顯的不同。因此,基于Johnson-Cook模型,對45號鋼含孔板孔邊的動態(tài)應(yīng)力集中問題進(jìn)行了系統(tǒng)的有限元分析。研究結(jié)果表明,塑性應(yīng)力集中系數(shù)不僅取決于加載大�。☉�(yīng)變）而且還取決于加載速度（應(yīng)變速率）。給定遠(yuǎn)端應(yīng)變1%,在平面應(yīng)力狀態(tài)下:圓孔板在應(yīng)變率6)ε∞=20/s下的應(yīng)力集中系數(shù)比應(yīng)變率6)ε∞=0. 1/s下的結(jié)果高10%;對于形狀因子（短軸/長軸）為0. 5的橢圓孔板,在應(yīng)變率6)ε∞=20/s下的應(yīng)力集中系數(shù)比應(yīng)變率6)ε∞=0. 1/s下的結(jié)果高11%。 

【文章來源】：機械強度. 2020,42(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線

其中，σ∞是施加在試樣頂部和底部的遠(yuǎn)端應(yīng)力。由于孔根部的應(yīng)力存在三維效應(yīng)，應(yīng)力集中系數(shù)(Kσ)會沿著厚度方向發(fā)生變化。因此，在不同厚度條件下，研究應(yīng)力集中系數(shù)沿著厚度方向(z=0～B/2)的分布。為了清晰表達(dá)應(yīng)力集中系數(shù)的最大值，中性面值(z=0)和表面值(z=B/2)，分別定義為(Kσ)max,(Kσ)mp和(Kσ)surf。平面應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)力集中系數(shù)定義為(Kσ)2D。1.3 有限元模型的單元和網(wǎng)格劃分

在本文中，所有模擬均采用基于率相關(guān)的材料模型和C3D8單元的Abaqus/Explicit模塊。由于模型的對稱性，僅對整個試樣的1/8(半寬，半高和半厚)建立有限元模型進(jìn)行分析。有限元模型的邊界條件設(shè)置為對稱約束，頂端施加動態(tài)載荷，采用位移控制法保證加載速度保持不變。為了更好地適應(yīng)自由表面層附近強烈的應(yīng)力梯度變化，單元層厚度從板的中性面向自由表面逐漸加密。四分之一橢圓的半弧(圖2中的藍(lán)線標(biāo)記)劃分成10個網(wǎng)格，偏差因子為0.25;而相應(yīng)的厚度方向的層數(shù)(B/a=0～10)為1～40，偏差因子為1～0.1。以a=5 mm,t=b/a=1,B/a=3為例，該有限元模型包含49 120個單元，53 629個節(jié)點，如圖3所示。在有限元模擬過程中，模型的網(wǎng)格劃分越精密，獲得的結(jié)果就越精確。因此，為了驗證有限元模型劃分網(wǎng)格的精密程度，選取現(xiàn)有的網(wǎng)格模型(圖2橢圓弧劃分15個單元，厚度方向劃分40個單元)和較粗的網(wǎng)格模型(圖2橢圓弧劃分10個單元，厚度方向劃分30個單元)進(jìn)行對比分析。以t=1,B/a=3，ε∞=1%為例，遠(yuǎn)端應(yīng)變率6)ε∞=10/s下的Kσ/(Kσ)mp沿

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]含中心圓孔有限板動應(yīng)力集中問題的有限元分析[J]. 李偉,王啟智.  機械強度. 2005(05)
[2]45號鋼的動態(tài)力學(xué)性能研究[J]. 胡昌明,賀紅亮,胡時勝.  爆炸與沖擊. 2003(02)
[3]有限域中高精度應(yīng)力集中系數(shù)和應(yīng)力強度因子表達(dá)式[J]. 王啟智.  機械強度. 2001(03)
[4]板殼結(jié)構(gòu)開孔動靜應(yīng)力集中問題的研究[J]. 胡超,馬興瑞,黃文虎.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 1999(02)
[5]無限大板開孔彈性波的散射及動應(yīng)力集中[J]. 胡超,劉殿魁.  哈爾濱電工學(xué)院學(xué)報. 1995(02)
[6]應(yīng)力集中和表面狀態(tài)對疲勞強度影響的研究[J]. 曾春華.  機械強度. 1981(03)



本文編號：3454719