對圓柱體表面不同尺寸裂紋,利用通用有限元軟件ABAQUS分別在拉應力載荷和熱載荷作用下對其進行數(shù)值分析。數(shù)值結果表明:柱體表面裂紋尺寸影響裂紋前緣應力強度因子,同時柱體表面特征也制約裂紋面;應力強度因子隨溫度降低而減小。本文的數(shù)值分析是為研究同類結構表面裂紋的應力強度因子所做基礎性工作。 

【文章來源】：輕工科技. 2019,35(03)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

圖I裂紋坐標與網(wǎng)格劃分分別計算了以下裂紋尺寸:a/D=0.1;a/c=0.5:a/D=0.2,a/c

源螅旱繃鹽粕疃扔脛?逯?徑之比a/D=0.2時，裂紋深度與裂紋長度之比a/c=2.0時的無量綱應力強度因子曲線曲線變化趨勢較劇烈，且無量綱應力強度因子隨φ的增大而大幅增大；而a/c=0.8時，無量綱應力強度因子則隨幾何因素φ的增大呈現(xiàn)出先小幅降低而后增大到最大值，且變化幅值波動不大，說明柱體表面制約了裂紋面；當裂紋深度與柱體直徑之比a/D=0.1，裂紋深度與裂紋長度之比a/c=0.5時，應力強度因子隨φ的增大而減小；當裂紋幾何因素φ=0時，應力強度因子出現(xiàn)極值。圖2無量綱應力強度因子F與幾何因素φ的關系圖3給出了不同裂紋尺寸下，考慮溫度場時裂紋前緣節(jié)點應力強度因子與幾何因素φ的變化曲線。從圖３曲線可以看出：裂紋尺寸不同時，應力強度因子隨角度φ變化趨勢明顯不同。當a/D=0.2，a/c=0.8，接近裂紋深處（φ=0）應力強度因子均出現(xiàn)明顯的波動現(xiàn)象，而且裂紋面最淺處（φ接近90°）應力強度因子的波動也較明顯。在a/D=0.2，a/c=2.0情況下，裂紋前緣應力強度因子隨幾何因素φ的減小而遞減的變化趨勢；同時溫度應力強度因子均隨溫度的降低而減校圖4給出了應力強度因子與溫度變化趨勢曲線。對于不同的裂紋尺寸，隨溫度的降低，應力強度因子均減�。划斄鸭y尺寸為a/D=0.2，a/c=0.8時，裂紋較淺處的應力強度因子波動幅值較大；當溫度保持不變時，不同裂紋尺寸的應力強度因子變化幅度隨裂紋幾何因素的差異而不同。(ａ)a/D=0.2，a/c=0.8(ｂ)a/D=0.2，a/c=2.0圖3考慮溫度場時應力強度因子KIT與φ曲線(ａ)a/D=0.2，a/c=0.8(ｂ)a/D=0.2，a/c=2.0圖4考慮溫度場時應力強度因子KIT4結論對于圓柱體表面橢圓裂紋，應力強度因子隨裂紋尺寸呈現(xiàn)較明顯差異性的變化趨勢，圓?

??伊鹽潑孀釙炒Γé戰(zhàn)詠?0°）應力強度因子的波動也較明顯。在a/D=0.2，a/c=2.0情況下，裂紋前緣應力強度因子隨幾何因素φ的減小而遞減的變化趨勢；同時溫度應力強度因子均隨溫度的降低而減校圖4給出了應力強度因子與溫度變化趨勢曲線。對于不同的裂紋尺寸，隨溫度的降低，應力強度因子均減�。划斄鸭y尺寸為a/D=0.2，a/c=0.8時，裂紋較淺處的應力強度因子波動幅值較大；當溫度保持不變時，不同裂紋尺寸的應力強度因子變化幅度隨裂紋幾何因素的差異而不同。(ａ)a/D=0.2，a/c=0.8(ｂ)a/D=0.2，a/c=2.0圖3考慮溫度場時應力強度因子KIT與φ曲線(ａ)a/D=0.2，a/c=0.8(ｂ)a/D=0.2，a/c=2.0圖4考慮溫度場時應力強度因子KIT4結論對于圓柱體表面橢圓裂紋，應力強度因子隨裂紋尺寸呈現(xiàn)較明顯差異性的變化趨勢，圓柱體表面制約了裂紋面；隨著溫度的降低，裂紋前緣節(jié)點溫度應力強度因子不斷減小，不同裂紋尺寸下的裂紋前緣應力強度因子隨所處位置其變化趨勢明顯不同。參考文獻[1]LPPook.Afiniteelementanalysisofcrackedsquareplatesandbarsunderantiplaneloading[J].FatigueFractEngngMaterStruct,2002,26:533-541.[2]沈海軍,郭萬林,李海軍.拉伸螺桿半橢圓表面裂紋應力強度因子[J].力學與實踐,2003,25(3):32-34.[3]MBergman.Stressintensityfactorsforcircumferentialsurfacecracksinpipes[J].Fatigue&FractureofEngineeringMaterials,2010,18(10):1155-1172[4]徐克明,鐘伯明,魏嘉荃,等.拉伸圓桿表面裂紋應力強度因子實驗研究[J],大慶石油學院學報,1991,15(2):65-70.[5]劉榮佩.軸表面半橢圓裂紋應力強度因子的求解[J].昆明理工

【參考文獻】：
期刊論文
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