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带曲线边裂纹柱体的扭转断裂分析

仲飞  
【摘要】: 实际工程中的结构发生扭转变形时,边裂纹经常最先出现,所以进行带曲线边裂纹柱体的扭转断裂分析研究很有必要。课题的研究将采用边界元奇异积分方程的解析数值法,得到扭矩作用下任意截面柱边裂纹尖端的应力强度因子、应力场和柱体的抗扭刚度,这对各种受扭构件的承载力计算及疲劳分析都有重要的参考意义。此方法的特点是将问题归为解一组混合型积分方程,而关于普通边界则为常规的边界积分方程,在此之后,使用奇异积分方程的Gauss求积公式和边界元方法为其建立解析数值法,从而使问题得以解决。 以已获得的带裂纹各向同性材料柱的扭转断裂分析为基础,由于边界积分方程适合位移单值条件的解析解一般很难求得,只能进行数值求解,为此将边界和曲线裂纹划分为线性单元,并提出新的插值函数,使得位移单值条件自动满足,解决了裂纹和边界的结点处切线不一致的问题,从而建立起适合带曲线边裂纹柱的扭转问题的新边界元方法。编制Fortran通用计算机程序,并对构件几何形状对裂纹影响的具体问题进行数值计算,就工程防灾领域遇到的一些实际问题或常见的问题做数值计算分析,给出一些典型问题的数值例子。这里柱体的截面可以是任意形状的,裂纹形状也可以是任意曲线。


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