Ⅰ、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析

《Ⅰ、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第1期机械科学与技术Vo1．25No．12006年1月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOI。0GYJanuary2006文章编号：1003·8728(2006)014)123-04I、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析许泽建，李玉龙■(西北工业大学航空学院，西安710072)许泽建摘要：对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟。前者裂纹面与载荷作用方向的夹角取15。～9O。之间的6种情

2、况，后者按纯I型和纯Ⅱ型两种方式进行加载。得到了I型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程，并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明：中心穿透裂纹板试样在15。和9o。两种情况下Ⅱ(t)和I(t)分别占主导成分；45。时I(t)和Ⅱ(t)基本相同；随着裂纹面与载荷夹角的增加I(t)呈增加趋势而Ⅱ(t)呈先增加后减小趋势。三点弯曲试样按纯I型加载时Ⅱ(t)基本为零，按纯Ⅱ型加载时I(t)幅值随时间而增加。关键词：复合型裂纹；动态应力强度因子；复合比KⅡ／KI中图分类号：TBl2文献标识码：AFiniteEl

3、ementAnalysisofMedModeFractureDynamicStressIntensityFactorsXuZejian，LiYulong(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072)Abstract：Inthispaper，finiteelementsimulationofcentral—crackedplateswithdifferentanglesbetweentheloadandthecrac

4、ksurfaceandofthree—pointbendspecimensunderimpactloadingareperformed．Thecentral—crackedplatesareanalyzedwithsixcrackanglesrangingfrom15。to90。，whilethethree—pointbendspecimensareanalyzedundertwoloadmodes——M0desIand1／．Dynamicstressintensityfactors(DSIF)ofMo

5、desIand1／arecalculatedandtheeffectofdifierentcrackanglesont}leratioofKr~／KIisstudied．Theresultsshowthatforthecentral—crackedplatespecimen，KⅡ(t)ismuchlagerthanK1(t)whenthecrackangleis15。andthatitisjustoppositewhenthecrackangleis90。．K1(t)andKⅡ(t)arenearlyt

6、hesamewhenthecrackangleis45。．Withtheincreaseofthecrackangle，KT(t)increases，whileKⅡ(t)increasesfirstandthendecreases．Theresultsofthethree—pointbendspeci．mensshowthatunderModeIIload，KI(t)increasesastimegoeson，butunderKIloadKⅡ(t)isal—mostzero．Keywords：mixed

7、modefracture；dynamicstressintensityfactor(DSIF)；ratioofKⅡ／KI工程结构或构件在服役期间难免要承受冲击载荷的长足的进展，但大多数的研究工作主要集中在简单应力状作用。例如受到物体撞击，或受到由地震、爆炸等引起的态下动态断裂特性的分析及材料动态起裂韧性的确定方冲击波的作用。而构件中的裂纹因其方位、几何形状、受法”。采用的主要加载方式为Hopkinson杆加载系统，载方向和材料各向异性等因素的影响往往表现为复合型而所使用的试样也大都只适于纯I型裂纹，即张

8、开型裂纹裂纹的情况。因此，对复合型裂纹的动态应力强度因子的的试验测试。纯Ⅱ型裂纹试样的设计并未取得突破性进研究具有重要的工程意义。展，所使用的典型试样为四点弯曲试样等，且仅限于准静自上世纪8O年代中期，动态断裂力学的研究取得了态的加载条件。本文针对适合Hopkinson杆加载系统的中心穿透裂纹板试样和三点弯曲试样”。。进行了收稿日期：2005一O1—24有限元动态模拟，研究了I型和Ⅱ型动态应力强度因子的基金项目：国家自然科学基金委员会／中国