建立了一個(gè)外部包裹厚度為d的金屬套筒且含有中心裂紋的YBCO圓柱型超導(dǎo)體模型,將其置于變化的外磁場(chǎng)環(huán)境中。采用Kim模型,通過ABAQUS軟件有限元法和J積分法,忽略金屬套筒對(duì)超導(dǎo)體磁場(chǎng)捕獲能力的影響,對(duì)圓柱超導(dǎo)體內(nèi)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。數(shù)值結(jié)果表明,金屬套筒彈性模量、金屬套筒厚度和裂紋長(zhǎng)度對(duì)圓柱超導(dǎo)體內(nèi)裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子有顯著的影響。超導(dǎo)體內(nèi)合力為拉力時(shí),金屬套筒抑制裂紋擴(kuò)張;當(dāng)金屬套筒與超導(dǎo)體彈性模量之比大于2時(shí),抑制作用變化不明顯,強(qiáng)度因子相應(yīng)減小;裂紋尖端受到相同拉應(yīng)力時(shí),有金屬套筒的裂紋長(zhǎng)度是無金屬套筒裂紋長(zhǎng)度的1.1倍。 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

金屬套筒圓柱超導(dǎo)模型Fig.1Themetalsleevecylindricalsuperconductingmodel

第4期史良，等：金屬套筒對(duì)圓柱超導(dǎo)體內(nèi)裂紋強(qiáng)度因子的影響研究18372m0000B(r)(BB)2(Rr)B,a≤r≤r(7)2m0000B(r)(BB)2(Rr)B,r≤r≤R(8)若Ba＜*B＜Bm，則2m000B(r)(BB)2(Rr)B,arR＜＜(9)引入量綱為一的參數(shù)p，即002RpB(10)根據(jù)文獻(xiàn)[18]，需要注意的是封閉區(qū)域S包含裂紋尖端區(qū)域，如圖2所示。沿裂紋(線段加粗部分)尖端做兩條圍線，并沿圍線進(jìn)行積分，即為J積分。當(dāng)�！�0時(shí)，若超導(dǎo)體內(nèi)應(yīng)力和能量滿足平衡，則(r)xg0(11)WWxxx(12)圖21/4超導(dǎo)圓柱裂紋J積分示意圖Fig.2CrackJintegralofdiagramof1/4superconductingcylinder由式(11)和式(12)，結(jié)合圖2所示1/4超導(dǎo)圓柱裂紋J積分方法進(jìn)行計(jì)算，可得()ddiiJWYSxuT(13)其中：W(ε)為平面體內(nèi)的應(yīng)變能密度；T為作用在面上的張力矢量；u為位移矢量；S為邊沿的弧長(zhǎng)；Y表示圖示坐標(biāo)軸Y方向。根據(jù)J積分值，應(yīng)力強(qiáng)度因子可通過下式求解。s2s1JEK(14)其中s、Es分別為超導(dǎo)體的泊松比和彈性模量。3數(shù)值結(jié)果與討論由于模型為圓柱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用圖3所示的1/4圓柱模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，圖示1/4圓柱半徑為100mm，裂紋長(zhǎng)度a為2mm(對(duì)應(yīng)圖2中的線段加粗部分)�？紤]到裂紋附近區(qū)域應(yīng)力變化劇烈和應(yīng)力的奇異性，裂紋尖端附近的區(qū)域采用局部加密的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以提高求解精度，其他區(qū)域采用八節(jié)點(diǎn)二次單元進(jìn)行網(wǎng)格劃?

第4期史良，等：金屬套筒對(duì)圓柱超導(dǎo)體內(nèi)裂紋強(qiáng)度因子的影響研究18372m0000B(r)(BB)2(Rr)B,a≤r≤r(7)2m0000B(r)(BB)2(Rr)B,r≤r≤R(8)若Ba＜*B＜Bm，則2m000B(r)(BB)2(Rr)B,arR＜＜(9)引入量綱為一的參數(shù)p，即002RpB(10)根據(jù)文獻(xiàn)[18]，需要注意的是封閉區(qū)域S包含裂紋尖端區(qū)域，如圖2所示。沿裂紋(線段加粗部分)尖端做兩條圍線，并沿圍線進(jìn)行積分，即為J積分。當(dāng)�！�0時(shí)，若超導(dǎo)體內(nèi)應(yīng)力和能量滿足平衡，則(r)xg0(11)WWxxx(12)圖21/4超導(dǎo)圓柱裂紋J積分示意圖Fig.2CrackJintegralofdiagramof1/4superconductingcylinder由式(11)和式(12)，結(jié)合圖2所示1/4超導(dǎo)圓柱裂紋J積分方法進(jìn)行計(jì)算，可得()ddiiJWYSxuT(13)其中：W(ε)為平面體內(nèi)的應(yīng)變能密度；T為作用在面上的張力矢量；u為位移矢量；S為邊沿的弧長(zhǎng)；Y表示圖示坐標(biāo)軸Y方向。根據(jù)J積分值，應(yīng)力強(qiáng)度因子可通過下式求解。s2s1JEK(14)其中s、Es分別為超導(dǎo)體的泊松比和彈性模量。3數(shù)值結(jié)果與討論由于模型為圓柱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用圖3所示的1/4圓柱模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，圖示1/4圓柱半徑為100mm，裂紋長(zhǎng)度a為2mm(對(duì)應(yīng)圖2中的線段加粗部分)。考慮到裂紋附近區(qū)域應(yīng)力變化劇烈和應(yīng)力的奇異性，裂紋尖端附近的區(qū)域采用局部加密的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以提高求解精度，其他區(qū)域采用八節(jié)點(diǎn)二次單元進(jìn)行網(wǎng)格劃?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]層狀非均勻材料邊裂紋引起的J積分變化量分析[J]. 陳昌榮.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
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[3]各向同性材料接頭和界面相交裂紋應(yīng)力奇異性特征分析[J]. 張金輪,葛仁余,韓有民,周華聰.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]I型裂紋尖端約束應(yīng)力區(qū)模型及其解析解[J]. 高常輝,唐雪松.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)



本文編號(hào)：3390250