搜索基于ANSYS的平行雙裂紋斷裂分析
2017-03-27 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網
1引言
傳統(tǒng)力學理論是長期以來在工程上對構件強度或結構強度進行計算的方法。它以材料力學、結構力學為基礎,假定材料為均勻的連續(xù)體(避開客觀存在的缺陷和裂紋),計算時只要工作應力不超過允許應力,就認為構件或結構是安全的。這種計算理論已有100多年的歷史,它在過去的工程實際中發(fā)揮了重要的作用。
但是,工程中的一系列的“低應力脆斷”事故的發(fā)生,動搖了上述的觀點,為什么在工作應力遠低于材料的屈服強度時就會破壞呢?人們通過觀察和研究,發(fā)現(xiàn)低應力脆斷的主要原因是實際構件中存在著各種缺陷和裂紋,所有低應力脆斷事故的發(fā)生根源于這些存在于材料中原有的微小裂紋或缺陷。這一發(fā)現(xiàn)使人們認識到必須對含裂紋體作進一步的研究,對微小裂紋作進一步的分析。斷裂力學就是在這種情況下產生和發(fā)展起來的。
對于線彈性材料利用應力強度因子作為材料失效的判據(jù),對彈塑性材料利用J積分做為材料失效的判決。計算應力強度因子有很多種方法,如有限單元發(fā),邊界元法等,有限單元法能夠處理比較復雜的邊界,因此得到了廣泛的應用。本文利用ansys作為計算工具,采用奇異單元計算平行雙貫穿裂紋的應力強度因子,并討論的了平行裂紋間距對其應力強度因子的影響。
2、建立模型及計算理論
圖2平行雙裂紋有限元模型及裂紋及裂紋尖端編號
圖3裂紋尖端的有限元模型
本文使用8節(jié)點plane183單元模擬裂紋尖端的奇異性,其相關的計算理論如下所述:利用有限單元法計算裂紋的應力強度因子的時候,位移法比應力法的精度較高,因此本文采用位移法來計算裂紋尖端處的應力強度因子。在裂紋尖端處的局部建立如圖1所示的坐標系:
3、結果
圖5 L1=0.15;H2=0.08時等效應力云圖
圖6 L1=0.10;H2=0.08時等效應力云圖
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