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《哈尔滨工业大学》 2006年
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半球形表面缺陷影响下表面裂纹应力强度因子的数值分析

肖新科  
【摘要】: 由于构件中孔洞或其他表面缺陷(比如半球形、圆柱形等)的存在所产生的应力集中,在疲劳载荷的作用下裂纹便可能在孔洞或表面缺陷附近出现。众所周知,孔洞或者其他表面缺陷的存在本身就存在着应力集中,而裂纹的尖端应力场、应变场奇异,这样它们双重的作用将使得结构的分析更加复杂。 因此研究表面缺陷影响下的裂纹体将具有十分重要的理论和实际意义,基于此本文选取了含半球形表面缺陷和表面裂纹的三维线弹性体(简称表面缺陷裂纹问题)作为研究对象,并对断裂分析中的关键参量——应力强度因子进行了数值分析和求解。这个模型应该比众所周知的半椭圆形表面裂纹模型更为典型。 本文在前人研究表面裂纹的基础上,用康奈尔大学断裂力学小组编制的FRANC3D软件,通过选取相关的模型得到如下结论: (1)当R/t≤0.2, R/W≤0.2且R/H≤0.2时我们可以认为裂纹体为无限大,而R/t(?)0.2, R/W(?)0.2且R/H(?)0.2时我们则需考虑边界的影响,即视之为有限体。其中R为表面裂纹的半径,W、t和H分别为裂纹体的半宽、厚度和半长。 (2)不管裂纹体为无限大或有限大,半球形表面缺陷影响下表面裂纹裂纹前沿的应力强度因子均随着裂尖与前自由表面间距离的增大而减小。 (3)无限大裂纹体中,裂纹前沿最大的应力强度因子是R/r的函数, r为半球形表面缺陷的半径。并且半球形表面缺陷并不总使强度因子变大(与无半球形表面缺陷时半圆形表面裂纹相比较而言)。 (4)有限大裂纹体中,裂纹前沿最大的应力强度因子在R/r特定的情况下随着r/t的增大而增大,在r/t特定的情况下随着R/r的增大而增大。 (5)有限大裂纹体中,裂纹前沿的应力强度因子并不都随着R/t的增大而增大。其中,裂纹前沿最深点的应力强度因子受R/t的影响最大,当R/t大约大于0.8时,该点的应力强度因子将随着R/t的继续增大而减小。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O346.1

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【引证文献】
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1 陈家旺;船舶结构的疲劳寿命评估及动态断裂研究[D];江苏科技大学;2011年
2 赵勇刚;有限弹性体表面裂纹问题的有限元分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 徐杰;表面疲劳裂纹扩展的数值模拟[D];浙江理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 陶伟明,郭乙木,曹志远;三维有限裂纹体分析[J];固体力学学报;2001年03期
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4 贾学明,王启智;三维断裂分析软件FRANC3D[J];计算力学学报;2004年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邓建刚;工程结构中裂纹扩展轨迹的边界元数值模拟[D];北京工业大学;2003年
【共引文献】
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5 沈伟;范群波;王富耻;马壮;;基于涂层显微组织图片的拉伸实验有限元数值模拟[J];北京理工大学学报;2010年02期
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7 郑伟宏;程金树;全健;王洪成;楼贤春;;Y_2O_3掺杂CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的研究[J];玻璃与搪瓷;2007年01期
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10 任会兰;方敏杰;贺建华;;压缩载荷下陶瓷材料声发射特性的实验研究[J];材料工程;2012年02期
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2 樊鸿;张盛;王启智;;岩石断裂韧度试样CCNBD临界应力强度因子的全新数值标定[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
3 杜效鹄;段云岭;;准脆性材料中强不连续问题的数值方法若干应用及其研究进展[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
4 龙文志;;玻璃结构初论[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
5 聂时君;谭援强;彭锐涛;杨冬民;;离散元模拟陶瓷材料加工的模型改进和实验研究[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
6 樊鸿;张盛;王启智;;岩石断裂韧度试样CCNBD临界应力强度因子的全新数值标定[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
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4 秦娜;旋转超声波磨削制孔的切削力建模与试验研究[D];大连理工大学;2011年
5 佟富强;TN85金属陶瓷球面偶件ELID超精密磨削技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 柳军;疲劳裂纹扩展数值模拟方法及其在核压力管道LBB分析中的应用[D];重庆大学;2011年
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4 高凡;WC颗粒增强钢基表层复合材料的热震试验研究[D];昆明理工大学;2009年
5 王志胜;WC颗粒增强钢基表面复合材料的热物理性能及其对热疲劳裂纹的影响初探[D];昆明理工大学;2010年
6 黄金;FRANC2D/3D网格技术研究与应用[D];昆明理工大学;2008年
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10 姚建国;纳米复相陶瓷在超声振动作用下的蠕变特性研究[D];河南理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 俞良家;;动态断裂力学[J];北方交通大学学报;1987年04期
2 姜风春,刘瑞堂,张晓欣;船用945钢的动态力学性能研究[J];兵工学报;2000年03期
3 崔维成,蔡新刚,冷建兴;船舶结构疲劳强度校核研究现状及我国的进展[J];船舶力学;1998年04期
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7 骆寒冰;徐慧;余建星;万正权;;舰船砰击载荷及结构动响应研究综述[J];船舶力学;2010年04期
8 康颖安;;断裂力学的发展与研究现状[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2006年01期
9 陶伟明,郭乙木,曹志远;三维有限裂纹体分析[J];固体力学学报;2001年03期
10 陈梦成,余荷根,汤任基;三维裂纹问题的高精度数值解法[J];固体力学学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 周迅;曲轴疲劳行为及可靠性的理论与试验研究[D];浙江大学;2006年
2 冯国庆;船舶结构疲劳强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 陈国龙;疲劳裂纹扩展及基于风险的检测维修计划研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 吴晓源;大型FPSO船舶结构疲劳寿命预报方法研究[D];上海交通大学;2008年
5 涂文锋;16MnR钢疲劳裂纹扩展形貌和扩展路径的试验研究与数值模拟[D];浙江工业大学;2009年
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1 梁长锦;14MnNbq焊接件应力强度因子与疲劳裂纹扩展[D];华中科技大学;2009年
2 呼怡玫;对舰船设备冲击振动试验的分析[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 赵勇铭;夹杂物对粉末冶金涡轮盘应力强度因子及裂纹扩展寿命的影响研究[D];南京航空航天大学;2004年
4 蒋志岩;船舶结构疲劳评估及其应力分析方法研究[D];大连理工大学;2004年
5 李靖宇;船体结构疲劳寿命的评估[D];内蒙古工业大学;2005年
6 王永伟;结构疲劳裂纹扩展的数值模拟[D];大连理工大学;2006年
7 周艳青;热/机械载荷作用下含半椭圆表面裂纹FGM的3D数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 汪鸿;FPSO底部砰击荷载预报直接算法的研究[D];大连理工大学;2006年
9 陈银强;圆柱体表面椭圆裂纹应力强度因子的有限元分析和研究[D];武汉工程大学;2006年
10 涂周杰;表面裂纹疲劳扩展和应力强度因子研究[D];华中科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄菲;压力容器裂纹缺陷的安全评定与有限元模拟[D];北京化工大学;2010年
2 张正;基于喷丸残余应力场的疲劳裂纹扩展的数值模拟[D];浙江理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 陈梦成,陈振建,汤任基,幸筱流;椭圆平片裂纹前沿应力强度因子解析解的超奇异积分方程方法[J];固体力学学报;1999年04期
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【相似文献】
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1 姜风春,刘瑞堂,张晓欣;三点弯曲试样动应力强度因子求解的振动分析方法[J];工程力学;2002年04期
2 胡卫华,吕运冰;周期性Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2002年01期
3 薛孟君,刘跃进,杨班权;胶补加筋板应力强度因子及胶层剪应力计算[J];力学与实践;2003年05期
4 董世明 ,汪洋 ,夏源明;中心裂纹圆盘集中载荷作用下的应力强度因子[J];中国科学技术大学学报;2003年03期
5 梁拥成,刘一华,刘小妹;一种确定应力强度因子的数值方法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2003年04期
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9 董世明,夏源明;中心裂纹圆盘应力强度因子的测试误差分析[J];实验力学;2004年03期
10 郭树祥,许希武;任意多孔多裂纹有限大板的应力强度因子分析[J];固体力学学报;2005年03期
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1 王灿;孙士勇;陈浩然;;无网格法分析双材料中裂纹位置对应力强度因子的影响[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 董世明;王清远;舒尚文;;巴西圆盘试件应力强度因子研究的若干进展[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年
3 王勇;王钟羡;陈宜周;蒋家羚;;含裂纹圆筒体抗扭刚度和第三型应力强度因子的计算[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
4 韦昌芹;邵永波;;管节点中穿透裂纹的应力强度因子分析[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
5 董世明;王清远;舒尚文;;扁平巴西圆盘试件的应力强度因子分析[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
6 苏成;郑淳;;应力强度因子可靠度分析的响应面—蒙特卡罗法[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
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1 刘晓宇;关于裂纹安全评定及TOFD检测标准的研究[D];北京化工大学;2012年
2 高志文;高温超导块材在电磁力作用下的断裂特性理论研究[D];兰州大学;2008年
3 贾宏志;含裂纹结构加固问题中的哈密顿体系方法[D];大连理工大学;2012年
4 赵传宇;CFL加固钢板中表面裂纹扩展规律研究[D];华南理工大学;2013年
5 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
6 王立清;工程中含接触问题的孔边裂纹应力强度因子数值研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 刘钧玉;裂纹内水压对重力坝断裂特性影响的研究[D];大连理工大学;2008年
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10 周素霞;高速列车空心车轴损伤容限理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
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1 邹彩凤;考虑接触问题的多孔含裂连接结构的应力强度因子分析[D];西北工业大学;2005年
2 王锋;三维应力强度因子分析及干涉预应力影响研究[D];西北工业大学;2007年
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5 陈建兵;用分域边界单元法双映射奇异元计算裂纹的应力强度因子[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 锁永永;对压力管道上几种典型裂纹形式力学特性的数值模拟分析[D];兰州大学;2012年
7 伍晓赞;涡轮转子接触应力分析及应力强度因子计算[D];中南大学;2006年
8 涂周杰;表面裂纹疲劳扩展和应力强度因子研究[D];华中科技大学;2006年
9 吕明月;双相压电体非圆孔边裂纹Ⅲ型动应力强度因子[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 王璐;基于有限元的管道内表面多裂纹干涉研究[D];东北大学;2010年
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