资源描述：
《块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第29卷第1期北京理工大学学报Vol.29No.12009年1月TransactionsofBeijingInstituteofTechnologyJan.2009块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究肖涛,左正兴,廖日东(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)摘要:研究三维表面裂纹建模及其计算精度问题.采用有限元方法,对奇异单元和J积分两种求解裂纹强度因子方法的计算精度进行研究,并进一步研究了计算精度对网格密度和网格形式的依赖程度.研究发现,对奇异单元法而言,影响计算结果
2、准确度的主要原因是裂纹尖端区的尺寸,网格密度的影响不大;对J积分法而言,网格形式和网格密度的影响都不大,适合处理复杂结构的应力强度因子计算.关键词:应力强度因子;1/4奇异单元法;J积分法;有限元法中图分类号:O3461文献标识码:文章编号:10010645(2009)01000905FiniteElementAnalysisMethodfortheStressIntensityFactorofSurfaceCracksXIAOTao,ZUOZhengxing,LIAOR
3、idong(SchoolofMechanicalandVehicularEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Investigatesthemodelingmethodsforthreedimensionalsurfacecrackproblems.Basedonfiniteelementmethod,1/4pointdisplacementmethodandJintegralmethoda
4、reusedtocalculatethestressintensityfactorsalongtheentirecrackfront.Severalmeshingcasesarestudied.Itisshownthat,whenusing1/4pointdisplacementmethod,thestressintensityfactorresultsaresensitivetothecrackfrontregionsizeandnonsensitivetothemeshsize.ForJ
5、integralmethod,theresultsarenonsensitivetoboththemeshsizeandmeshstyle,andsuitabletocalculatethestressintensityfactorofcomplexstructures.Keywords:stressintensityfactor(SIF);1/4pointdisplacementmethod;Jintegralmethod;finiteelementmethod三维表面裂纹是内燃机、飞
6、机、压力容器结构中多学者都在探讨利用有限元法对各种各样的裂纹问的常见缺陷方式,也是最危险的裂纹之一,对含裂纹题进行研究,其中包括裂纹尖端应力应变的模[2]构件进行准确的应力分析是保证结构安全可靠的关拟、裂纹扩展过程的模拟,以及裂纹闭合现象的[3]键.从断裂力学角度出发,一切断裂强度的评估都模拟,所有这些都是建立在精确的网格处理的基离不开裂纹尖端应力强度因子的求解,但是由于三础之上.为此,很多学者探讨了裂纹尖端网格的划[4]维问题本身的复杂性,很难得到有限体三维裂纹问分方法.Barry等对二维裂纹的
7、建模方法进行了[5]题的准确解,研究者们均借助数值方法来求解,其中研究,得出了比较理想的结果,Lin等介绍了利用最普遍的就是有限元法.有限元法进行有限大体中三维椭圆裂纹的建模方[1][6]NewmanRaju利用有限元法详细讨论了拉法,Courtin等指出了利用J积分方法计算SIF伸载荷作用下有限体表面裂纹的应力强度因子,并的准确性和优越性,但是以上所有的研究都只是针在计算结果的基础上,推导出相应的公式;此后,很对单元的类型,而没有对网格划分方法进行研究.收稿日期:20080327基金项目:
8、国家部委预研项目(40402010105)作者简介:肖涛(1982),女,博士生,Email:michelle.xt@gmail.com;左正兴(1963),男,教授,博士生导师.10北京理工大学学报第29卷实际上,在对裂纹尖端进行处理时,网格的划分方法2半椭圆表面裂纹计算对计算结果的精度影响很大,处理不当将会导致计算结果的分散性很大,可信度降低.以有限大体中的表面裂纹为对象,分别采用奇奇异单元法和J积分方法是应力强度因子计算异单元法和J积分计算SIF,并对计算过程和计算最
