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基于ANSYS的损伤力学—有效应力法预估构件寿命

丁新星  
【摘要】:为了进行三维应力状态下的损伤计算,本文基于蠕变疲劳交互作用下寿命预测的损伤力学-有效应力法对构件进行数值模拟。利用ANSYS的二次开发工具APDL编写程序,把基于损伤力学的寿命预测方法与ANSYS的结构分析结合起来,实现了对构件的损伤计算和寿命预测。运用有效应力法求解和修改构件的应力应变场,避免了对刚度矩阵的重复修改。 由于单元处于三维应力状态下,必须根据单元的应力状态得到单元的损伤等效应力以计算单元的损伤。因此在损伤方程中,需要用到损伤等效应力。对于蠕变和疲劳的交互作用下的损伤,最常用的是采用叠加方法,即在累积损伤计算中,将交互作用下的损伤增量表示为两种损伤增量的线性叠加。为了计算三维复杂构件的疲劳寿命,以损伤力学、有限元法为基础,采用有效应力法确定初次加载后的损伤等效应力。由于在压缩时引起的闭合效应因此需要修正损伤等效应力。在此基础上,应用损伤力学-有效应力法预估寿命。在损伤演化方程中的材料参数通过查阅相关资料确定。首先确定加载后的三个主应力及等效应力,计算出损伤等效应力,然后应用在损伤演化方程中计算求解单元的损伤度及整体构件的损伤场。应用有效应力法,运用APDL编写程序,该程序可以用来解决三维复杂构件的寿命预估问题。计算结果表明,根据编制的计算程序所获得的数据与实验结果吻合。此计算方法针对单元进行,能够用于复杂构件、复杂加载条件下的计算,通用性强。


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