铝合金裂纹稳定扩展数值分析

应用FRANC2D/L对铝合金2024—T351板材Ⅰ型裂纹稳定扩展进行了数值计算,阐述了FRANC2D/L的分析方法及四分之一点奇异单元的特性;分析了临界COD判据在计算过程中的应用。通过实验与计算结果的对比分析,表明了FRANC2D/L为一可行、可靠的二维裂纹稳定扩展分析工具。     

富气输送管道裂纹动态扩展的数值模拟

为了研究富气输送对管道动态断裂的影响,建立了富气输送裂纹动态扩展管道模型.考虑管道开裂后富气存在相变现象,利用多参数状态方程计算由富气相变引起的压力平台高度,建立三段线性压力模式模拟富气输送管道裂纹尖端附近压力场的分布.结合全尺寸爆破实验和通过扩展模式模拟的结果,验证了该模型的正确性.在此基础上,研究了不同组分富气对管道动态断裂的影响,得到了动态断裂参数随着富气中凝析液体积百分数的增加而增大,即证明了采用富气输送模式管道一旦开裂就更难止裂.     

弹性体裂纹扩展的数值模拟

采用位移不连续法（DDM）对裂纹的扩展进行了数值模拟,首先应用DDM求解了线弹性裂纹体的应力场,再采用最小二乘法确定应力强度因子并根据线弹性复合型断裂判据进行开裂判断,从而实现裂纹开裂的模拟,取得了与实验结果较吻合的数值计算结果,文中所用方法仅需在裂纹面上直接划分单元、对开裂部分直接追加单元来实现裂纹扩展过程的动态跟踪,其数值过程简便易行。     

裂纹扩展过程的数值模拟

本文把基于广义虚功原理的多变量有限元模型的优势用于计及大位移的弹塑性断裂分析,并结合运用“可裂单元”的概念,构造了一种性能良好的模拟裂纹连续扩展过程的数值方法。算例表明,用本文算法能成功地予示裂纹的稳定扩展和失稳扩展过程。文中把临界有效应变作为裂纹扩展判据,并和其他一些扩展判据作了对比。     

桥式起重机桥架疲劳裂纹扩展的数值分析

采用有限元方法,计算某桥式起重机桥架的最大主应力分布,通过应力状态判断桥架某处裂纹的主要断裂类型,并利用扩展有限元方法(XFEM),计算桥架在最大载荷和最小载荷两种状态下不同裂纹长度时裂纹的尖端应力强度因子(SIF),由此根据Paris疲劳裂纹扩展公式的基本理论,描述该处疲劳裂纹扩展的基本规律,建立裂纹长度与交变应力循环周期数的函数关系,对起重机桥架裂纹短期内快速扩展的原因给出量化分析。结果表明,低应力的循环作用是该处裂纹形成和快速扩展的原因。     

疲劳裂纹扩展前缘形貌分析及数值模拟

为研究疲劳裂纹扩展过程中裂纹前缘形貌的变化规律,按照试验标准设计2024HDT铝合金断裂韧度试验,获取疲劳裂纹前缘形貌,通过有限元仿真研究了裂纹前缘应力强度因子的分布规律,对裂纹前缘形状进行数值模拟。结果表明：贯穿厚度平面裂纹将首先由试样缺口根部的中心层部位启裂,裂纹前缘在疲劳扩展过程中由初始直裂纹演变为椭圆形前缘裂纹。     

动态张开型裂纹扩展的动光弹分析

本文用动光弹方法分析了动态张开型试件在冲击载荷作用下的瞬态反应。从多火花动态光弹仪记录下来的16幅断裂过程的照片上,同时得到了各时刻的等差线图形和裂纹长度。从而得出了动态应力强度因子和裂纹扩展速度。在数据处理方面,使用了运动裂纹尖端近旁应力场解,改进了取数方法。作者还提出並实现了以圆孔代替初裂纹在小载荷下取得较高的速度的破纹的方法。测定了CR—39材料的动态应力强度因子与裂纹扩展速度之间的关系。     

关于裂纹动态扩展的有限元模拟

本文采用有限元技术模拟线弹性脆性材料的裂纹动态扩展.并且在模拟过程中还采用了几个特殊技术.特别是文中给出了计算机程序框图,致使模拟技术更易理解.     

钢轨表面裂纹扩展路径的数值模拟

通过采用有限元分析软件ANSYS对钢轨表面裂纹扩展路径进行模拟,在主裂纹尖端微小区域虚设出不同角度的次裂纹来计算出钢轨表面斜裂纹的扩展路径。仿真结果表明模拟的裂纹路径与实验得到的裂纹路径基本吻合。由此可知,用虚设的次裂纹计算裂纹的扩展方向是可行的。     

裂纹扩展对结构动态特性影响的数值仿真与实验研究

以某钢铁公司钢包回转台大臂的疲劳裂纹扩展为背景,用数值仿真与几何相似模型实验相结合的方法对钢包回转台大臂的动态特性进行了研究,旨在根据结构动态特性的变化对结构的故障状况进行预测,通过数值仿真建立结构动态特性变化随结构裂纹扩展之间的数值关系·本方法既可简化研究过程,又可获得较好效果·研究结果表明钢包回转台大臂的各阶固有频率都随裂纹的扩展而减小,对小裂纹不敏感     

页岩气储层水力压裂裂纹扩展数值模拟

针对页岩气储层的层状结构致使其水力压裂裂纹扩展不同于常规油气储层问题,采用粘结单元模拟实际的层状储层界面特性的数值模拟方法,建立页岩气储层水力压裂力学模型和反映岩体层状界面的破坏开裂准则,进行层状岩体水力压裂三维数值模拟.得到了储层应力场、孔隙压、裂纹面的损伤和张开度分布以及裂纹扩展的时空变化规律.     

基于损伤力学的车轴材料疲劳裂纹扩展的数值分析

目前,高速动车组车轴的疲劳试验数据比较少.为了保证列车的安全运行,本文在车轴的疲劳强度研究中,运用损伤力学方法,在损伤场已知的情况下,首先进行了构件应力场、位移场和应变场的分析;在应力场已知的情况下,进行了损伤场的分析与裂纹扩展寿命的预估,并给出了具体的分析步骤.根据裂纹形成阶段的试验数据,将裂纹形成和裂纹扩展两个过程有机结合在一起,大大减少了试验数量.通过不同算例,验证了方法的可行性.为高速动车组车轴提供了新的评价方法.     

动脉硬化血管疲劳裂纹扩展与破裂理论与数值分析

 动脉粥样硬化的斑块破裂是中风和心肌梗死的主要原因.斑块破裂与血液和剪切应力存在一定的关系.基于血管是天然的周期性低应力环境,本文将血管斑块破裂处理成一个疲劳问题,将血管简化成圆筒,探讨斑块中的裂纹扩展与疲劳破坏,并考查血管内外径比、血栓、血压等因素对疲劳寿命的影响.应力强度因子的计算采用经典圆筒内壁单边裂纹的理论公式,疲劳裂纹扩展利用著名的Paris法则,并利用数值方法求解裂纹扩展过程.研究发现,在血管内外径比不变时,内径的大小对疲劳裂纹扩展的影响几乎可以忽略不计;血栓形成会增加血管壁厚,降低应力集中,该单一因素在疲劳意义上反而会有利;血压对血管疲劳寿命的影响非常大,成指数次减小或增加.     

压载条件下裂纹断裂扩展的位移不连续数值分析

以土木工程中普遍存在的压缩荷载作用下裂纹扩展演化问题为研究背景,通过建立闭合裂纹表面接触阻力的缓和和迭代及复合型裂纹尖端应力强度因子KⅠ、KⅡ的数值渐近解法,将位移不连续数值方法（DDM）应用于压载条件下二维复合型裂纹的断裂扩展分析,取得了与理论和实验吻合的计算结果。所用方法能有效地避免裂纹尖端采用奇异单元及开裂过程单元重划分的繁琐,解决了裂纹闭合状态下缝面阻力的合理模拟,对压载复合裂纹问题分析有一定参考意义。     

非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析

通过考虑岩石试样中预置三裂纹之间岩桥力学性质和非均匀程序，运用东北大学开发的ＲＦＰＡ＾２Ｄ系统，研究了不同性质岩桥中裂纹扩展相互作用模式脑其贯通机制，模拟结果与相关的实验研究表现较好的一致性。     

非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析

通过考虑岩石试样中预置三裂纹之间岩桥力学性质和非均匀程度，运用东北大学开发的RFPA2D系统，研究了不同性质岩桥中裂纹扩展相互作用模式及其贯通机制。模拟结果与相关的实验研究表现较好的一致性。非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析@黄明利 @唐春安 @朱万成     

基于Newmark隐式时间积分方案的裂纹动态扩展的数值计算方法

扩展有限单元法(XFEM)是基于单位分解的思想,在常规有限元的位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,避免了常规有限单元法计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新划分网格的不便以及繁重的计算量,并且裂纹的扩展独立于网格.标准有限元在处理时间积分时,在裂纹不断扩展的过程中整体刚度矩阵的自由度也会...     

直缝焊管裂纹扩展过程有限元数值模拟

采用扩展有限元方法,基于ABAQUS软件平台来模拟研究直缝焊管裂纹扩展过程,可以模拟出在内压作用下裂纹扩展的整个过程,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力云图以及裂纹尖端的应力场云图及应力强度因子;而对于多裂纹问题,能够通过数值模拟得出小裂纹扩展成大裂纹的整个过程.     

钢制气体管道动态裂纹扩展的温度效应

针对发生在钢制气体传输管道中的动态断裂问题，采用节点力释放技术和生成模式，分析了温度效应对动态裂纹扩展的影响。结果表明，当裂纹扩展速度为６００ｍ／ｓ时，鲜明尖区域温度升高达９０℃以上。并导致能量释放率明显的下降，降幅达１２％，因此，在分析钢制气体管道裂纹扩展时不能忽略裂尖区域温度升高对动态断裂行为的影响。     

Ⅲ型裂纹动态Dugdale模型的扩展问题

通过复变函数论的方法,对材料的非线性特性下的Ⅲ型裂纹Dugdale模型的动态扩展问题进行研究.采用自相似函数的方法可以获得应力、位移及裂纹尖端张开位移解析的解.应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhelishvili方法进行求解,并可以相当简单地得到问题的闭合解.利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.