圆管表面斜裂纹应力强度因子和临界裂纹长度仿真分析

针对圆管表面斜裂纹,建立基于弹性断裂理论和复变函数理论的计算模型.研究圆管表面斜裂纹发生扩展时临界状态所对应的应力强度因子和裂纹临界尺寸在各种相关因素影响下的变化规律.以Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹为例,采用应变能密度理论对其进行了分析.对开裂角、裂纹所处角度及裂纹的几何尺寸等因素的影响进行仿真计算.得到裂纹所处角度对复合型裂纹两个应力强度因子影响的曲线,并对其影响的程度进行了比较.另外,对裂纹所处角度和开裂角对临界裂纹长度的影响进行了仿真分析.结果表明:随着裂纹所处角度的增加,两个应力强度因子(KⅠ、KⅡ)的最大和最小值是相同的,但趋势相反.并且对于Ⅰ型裂纹,在β=0和β=2π的地方,其应力强度因子为零.     

圆管表面斜裂纹应力强度因子和临界裂纹长度仿真分析

针对圆管表面斜裂纹,建立基于弹性断裂理论和复变函数理论的计算模型。研究圆管表面斜裂纹发生扩展时临界状态所对应的应力强度因子和裂纹临界尺寸在各种相关因素影响下的变化规律。以I、II型复合裂纹为例,采用应变能密度理论对其进行了分析。对开裂角、裂纹所处角度及裂纹的几何尺寸等因素的影响进行仿真计算。得到裂纹所处角度对复合型裂纹两个应力强度因子影响的曲线,并对其影响的程度进行了比较。另外,对裂纹所处角度和开裂角对临界裂纹长度的影响进行了仿真分析。结果表明：随着裂纹所处角度的增加,两个应力强度因子(KⅠ、KⅡ）的最大和最小值是相同的,但趋势相反。并且对于Ⅰ型裂纹,在β=0和β=2π的地方,其应力强度因子为零。     

拉扭组合轴圆周表面裂纹应力强度因子仿真

针对轴的圆周表面裂纹,采用弹性断裂理论和复变函数理论建立了计算模型.根据圆周表面裂纹应力强度因子解析计算方法仿真研究了裂纹深度、载荷类型、圆轴直径对应力强度因子的影响.得到了不同情况下的应力强度因子.给出了应力强度因子随裂纹深度变化的规律.并对轴受拉力、扭矩作用情况下的应力强度因子进行了比较.     

带裂纹空心圆截面扭转轴的应力强度因子计算

将带裂纹轴的扭转问题归结为拉普拉斯过程的狄利克莱问题,用有限差分法求解,计算出扭转轴的刚度和柔度系数。然后采用计算柔度法计算出开裂轴裂纹端的应力强度因子,即通过柔度系数随裂纹长度的变化率与能量释放率之间的关系得出应力强度因子。文中给出了几种带裂纹空心圆截面扭转轴的计算结果,这些对工程实际问题具有一定的参考作用。     

平面状态对疲劳裂纹数值扩展的影响研究

为了研究不同的平面状态对疲劳裂纹数值扩展的影响,将权重系数用于平面内任意位置的应力强度因子表达式,然后基于提出的相对深度系数的概念,假设了3种权重系数与相对深度系数的关系。通过3种关系下的应力强度因子表达式,进行3种关系下的疲劳裂纹数值扩展,并利用所提出的数值结果处理方法得到3种关系下的数值扩展精度。结果表明,当平面状态为平面应力状态与平面应变状态的组合状态、且权重系数与相对深度系数关系为二次函数时,数值扩展结果最好。     

油缸未焊接部位的应力强度因子分析

应力强度因子K是断裂力学分析的一个重要内容,本文将油缸底盖与缸体间的未焊接部位视为内含圆筒形裂纹,在裂纹处采用了“1／4”弯曲奇异单元进行三维有限元分析,由裂纹面上的位移外推应力强度因子计算式,计算了油缸受内压和轴向载荷的K值。此研究为三维裂纹体的进一步分析打下了基础,是油缸优化设计关键的一步。其计算方法也可运用于类似结构的压力容器。     

活塞有限元分析及形状几何因子的拟合

利用“自上而下”的子结构模型法添加裂纹体,并通过ANSYS中的J积分,计算了机械应力场中一组裂纹的应力场强度因子值。计算值与应力强度因子手册中给出的理论值非常吻合,最大误差不超过6％。并利用最小二乘法,拟合出活塞形状几何因子的表达式。计算结果对活塞的疲劳可靠性分析提供了理论基础。     

Ⅰ型加载模式下裂纹长度对压实黏土起裂机制的影响研究

对含不同长度预制裂纹的压实黏土试样开展Ⅰ型断裂试验，结合数字图像相关方法从宏细观角度分析了Ⅰ型加载模式下土体的断裂机制，包括荷载-位移曲线、临界断裂韧度J_IC、水平位移场等，结果表明：土体破坏模式与预制裂纹长度无关，荷载-位移曲线可分为压密阶段、线性变化阶段和破坏阶段；随着预制裂纹长度增大，试样临界断裂韧度J_IC呈线性递减；随着荷载增大，预制裂纹尖端处的局部变形增大，水平位移等值线逐渐汇集。引入细观分析指标-水平应变密度D_E，得出水平应变密度D_E随着预制裂纹长度增大逐渐降低，与临界断裂韧度J_IC呈线性相关。     

圆孔分叉裂纹的应力强度因子分析

采用位错分析法,研究弹性纵向剪切情况下无限大域圆孔上分叉裂纹问题.这是一种解析数值相结合求解应力强度因子的方法,充分利用了解析方法精度高和数值方法适用性广的特点,同时又克服了保角变换等解析解的局限,各裂纹位置可以是任意的.算例中所得的图表可以应用于工程实际.     

三维复合材料复合裂纹特殊边界元法

利用两相复合材料位移基本解，将受复合载荷作用下复合材料三维裂纹问题，归为求解一组超奇异积分方程，并分析了对裂纹尖端应力奇性和方程组求解理论方法；进而以反映裂纹前沿应力奇性的密度函数基本解表示位移间断，根据Taylor积分及其特征展开特性，给出方程组数值求解方法；最后，以三维矩形裂纹为例，讨论了应力强度因子（SIFs）收敛性及其变化规律。     

基于断裂力学的甘蔗切割裂纹应力强度因子分析

甘蔗属于一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物,宿根切割质量对于甘蔗来年的长势有重要影响。本文探究甘蔗茎秆的切割机理并基于断裂力学理论研究甘蔗裂纹的起裂与扩展过程,为提高宿根切割质量提供理论基础。基于根切器与茎秆的相互作用关系,构建刀具切割茎秆的力学模型,探究切割力等影响因素并基于高速摄像技术观察茎秆切割过程;发现影响切割性能(弯矩、切割力等)的因素主要与甘蔗茎秆及根切器的机械力学特性(直径、密度及茎秆倾斜角度等)、根切器的运动参数(切割频率、切割深度)以及土壤情况等因素有关。高速摄像试验结果表明,多刀切割会增加甘蔗宿根破头、拔根的概率,其由于在一刀切割完成后,茎秆产生凹坑、裂纹等缺陷,在茎秆自身重力及外载的作用下缺陷发生扩展,导致宿根发生破坏。基于断裂力学理论从茎秆内部裂纹入手,分析裂纹起裂条件和影响断裂角的因素并探究裂纹参数对于裂纹尖端应力强度因子以及扩展量的影响。研究结果表明：裂纹角度及数量的改变导致裂纹的开裂类型为复合型裂纹,其中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为主要开裂类型;应力强度因子随裂纹角度的改变有较大的波动以及裂纹开裂方向和扩展量的变化是由于裂纹角度的改变影响了最大主应力与裂纹扩展面...     

玉米应力裂纹率和破碎敏感性的关系

在分析玉米应力裂纹指数（Ｓ）计算方法的基础上,得到了修正应力裂纹指数（Ｓ＾＊）方程,方程中的完善籽粒、单裂籽粒、双裂籽粒、龟裂籽粒的平均权重分别为０．７５、１、１．１８、１．３６。比较了应力裂纹指数和修正应力裂纹指数与破碎敏感性（Ｂ）之间的关系。修正后的应力裂纹指数与破碎敏感性拟合得更好,更反映干后谷物破碎强度的变化。     

基于有限元的核反应堆压力管道裂纹敏感性分析

压力管道的裂纹敏感性分析对于核电安全性评价至关重要。课题组基于断裂力学理论,结合ANSYS断裂工具模块,研究了核反应堆压力管道裂纹强度因子计算方法与裂纹疲劳计算方法,考虑压力管道实际工况,以V形裂纹为例,计算和分析了不同裂纹方向和位置对压力管道的影响规律。研究结果表明,外表面横向裂纹安全系数最低,最易发生裂纹疲劳扩展。     

机舱平台有限元计算

采用有限元方法首先系统计算了Ⅰ型、Ⅱ型机舱主平台在不同载荷作用下的结构应力,详细论述了应力分布特点及随结构尺寸、载荷等的变化规律。然后计算了平台左、右连接方案,以及螺栓预紧力和拉杆拉力等对平台结构变形的影响,提出了合理的平台安装工艺流程。      

膜片弹簧疲劳断裂的裂纹源探讨

膜片弹簧是膜片弹簧离全器的关键零件,其特性决定着膜片弹簧离合器的性能和寿命。目前,国内外有关膜片弹簧离合器的文献中,大都提出以Ⅰ点和Ⅲ点的应力σtⅠ和σtⅢ作为膜片弹簧疲劳强度设计准则。本文在分析了膜片弹簧受力后的应力分布规律及其疲劳试验的结果后认为：在离合器正常使用情况下,只有Ⅱ点附近可能产生导致疲劳断裂的裂纹源,而Ⅲ点附近是不可能产生裂纹源的;并指出目前通用的膜片弹簧强度计算方法所确定的危险点位置与实际情况不符,有必要修改;进而提出在膜片弹簧设计时,应以Ⅱ点的应力建立疲劳强度条件的结论性意见。     

高速冷冻离心机固定角转子的强度测试分析

本文试图通过对解转子的应力分析、强度计算、安全系数的选择以及飞裂残骸分析来论述转子裂纹产生原因,并提出预防措施。     

高速冷冻离心机固定角转子的强度测试分析

本文试图通过对解转子的应力分析、强度计算、安全系数的选择以及飞裂残骸分析来论述转子裂纹产生原因,并提出预防措施.     

平面应变断裂韧度的特性研究

平面应变断裂韧度K_(ⅠC)是金属材料的一个基本属性,已作为评价材料、安全设计、预计构件使用寿命的重要指标。为了快速有效地测得K_(ⅠC)的值,探究了通过数值模拟的方法,建立三点弯曲试样模型,方便快捷地测得满足工程精度要求的K_(ⅠC)近似值。并且建立单向拉伸试样模型,通过仿真得到材料在最后断裂时的等效应力与等效应变,对数据进行处理发现了金属材料的平面应变断裂韧度与等效应力和等效应变乘积存在一种简单的线性关系。     

收口型燃烧室边缘热裂纹缓解措施的研究

针对活塞收口型燃烧室边缘易产生热疲劳裂纹的问题,研究了在燃烧室喉口边缘上开应力释放槽对降低活塞热应力、减少热裂纹产生的作用.仿真计算结果表明在收口型燃烧室边缘开适当大小的圆弧槽对减少活塞热裂纹的产生是行之有效的.     

绞线机回转盘的应力与变形分析

本文对我公司电缆设备中的高速回转设备——绞线机回转盘的强度变形及疲劳裂纹问题作一讨论，通过分析结构的受力和变形，求出其设计需要的应力和应力变化计算式，为结构设计提供依据。