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《西北工业大学》 2005年
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疲劳裂纹闭合效应数值模拟方法研究

李学峰  
【摘要】:使用基于塑性流动理论的弹塑性有限元法模拟了平面应力状态铝合金中心裂纹板在等幅循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展过程,对塑性变形导致的裂纹闭合效应进行了分析。 分析中假设材料具有双线性弹塑性行为和线性随动强化规律,考虑了裂纹面的弹塑性接触和几何非线性变形,通过逐步释放裂尖结点来模拟裂纹扩展。采取编程手段实现了自动编写ABAQUS输入文件的功能,得以对很长裂纹扩展长度的闭合效应进行自动模拟,基本实现了分析过程无需人工介入和分析结果自动按需要输出。分析中,探讨了裂纹扩展的模拟方法,包括对结点粘连、结点释放和结点接触的处理以及结点释放时机等。考察了裂纹尖端周围网格的单元尺度、裂纹长度和平均应力对裂纹张开/闭合应力水平的影响。 通过模拟和计算,给出了三种网格和不同应力比下的裂纹张开、闭合应力关于裂纹长度的变化曲线。模拟的结果显示: 首先,随着裂纹长度的增大,张开应力水平呈先爬升再缓慢下降的趋势。在建立裂纹扩展模型的时候,要考虑到裂纹长度对裂纹闭合效应的影响。 其次,网格细化程度对张开、张开应力的最大值没有明显影响。在初始裂纹长度相同的情况下,随着网格逐渐细化,张开应力水平最高点对应的裂纹长度逐渐减小。网格细化能够更真实地反应裂纹闭合效应作用的过程。 第三,在循环最大应力不变的情况下,应力比增大会导致裂纹张开/闭合应力水平提高。 最后,在总结工作的基础上,对于今后的研究思路和研究方向提出了建议。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O346.2

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【引证文献】
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