裂纹应力强度因子的有限元计算

基于解析法和数值法,对有限长平板中存在的中心穿透裂纹,分析其附近的位移场、应力场分布,得到计算裂纹尖端的应力强度因子的公式。通过对求得的应力强度因子值与经验值的比较,表明本文给出的计算应力强度因子的方法具有较好的精度。     

复合裂纹的应力强度因子有限元分析

讨论裂纹尖端的应力应变与应力强度因子的关系,建立计算复合型裂纹应力强度因子的有限元方法,应用有限元分析软件ANSYS计算Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的应力强度因子以及裂纹尺寸和载荷对应力强度因子的影响。研究结果表明:ANSYS解与解析解很接近,误差很小,验证了复合裂应力强度因子计算方法的有效性;ANSYS解在裂纹较大和较小时误差相对较大,这主要与划分网格的精度有关,裂纹较大时网格不够密,裂纹较小时网格产生变形的影响,可以通过增加网格精度来减小计算误差。     

贯穿斜裂纹应力强度因子的计算

利用有限元方法计算了不同长度贯穿斜裂纹前沿应力强度因子,分别计算了β为45°、60°和75°三种情况,得到裂纹前沿应力强度因子的分布规律,以及应力强度因子随着角度的变化规律。弥补了应力强度因子手册中对这种裂纹计算的不足。     

复合型裂纹应力强度因子的有限元计算

介绍一种计算三维复合型裂纹应力强度因子的外推法,由于裂纹尖端的奇异性,该法采用退化的1/4节点奇异单元,通过近裂尖的几个节点进行应力强度因子的求解,然后根据这些应力强度因子拟合成直线,求得裂纹尖端的应力强度因子。     

圆片裂纹的应力强度因子

圆片裂纹问题是三维无限弹性体内嵌裂纹的一个经典问题,也是一个重要的理论工作,从Ｆａｂｒｉｋａｎｔ方程出发,建立了一种特殊的极坐标体系,首先解决了法向载荷下圆片裂纹上特殊点的应力强度因子,并通过坐标系的旋转解决了圆片裂纹上任意点的应力强度因子。对于裂纹上作用切向载荷的情况,先单独研究载荷分别沿坐标轴方向的两种情形,然后就一般情形下通过坐标旋转并将载荷沿坐标轴分解后分别求解,再叠加得其应力强度因子。从     

支柱瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子的有限元分析

通过ANSYS实体建模方法创建了含半椭圆表面裂纹的支柱瓷绝缘子有限元模型,裂纹前缘采用三维20节点等参退化奇异单元模拟尖端的应力应变奇异性,利用1/4节点法计算了弯曲载荷作用下瓷绝缘子裂纹前沿的应力场强度因子,得出KI随裂纹尺寸、位置及载荷水平改变时的变化规律.计算结果表明:相同条件下,支柱下法兰口与底部第一伞裙之间的表面裂纹最深点具有最大的应力强度因子,且KI值随裂纹形状比的增大而减小,随裂纹深度及载荷的增大而增大.     

热疲劳斜裂纹应力强度因子有限元分析

用有限元方法和最大周向应力准则计算了热疲劳斜裂纹的应力强度因子和开裂角的周期变化规律.计算表明:在加热过程中,模型内产生压缩热应力,使两裂纹面相互挤压、错开;由于加热过程生成的压缩塑性变形不能自由恢复,在降温过程的后期产生拉应力使裂纹张开;热疲劳斜裂纹在加热过程以及降温过程的前期是纯Ⅱ型,KⅡ在加热过程结束时达到最大值,在降温过程的后期是Ⅰ,Ⅱ复合型,降温过程结束时KⅠ,Ke达到最大值,裂纹在此时最易开裂.     

压力容器接管区裂纹尖端应力强度因子的测定

针对压力容器接管区处于高应变梯度区的特征,用与压力容器接管的应变分布相类似的异形板来模拟接管,对不同孔径的异形板进行应力应变场的光弹性分析,给出高应变梯度区的应力分布状态,同时利用权函数理论,对裂纹尖端附近的应力强度因子进行测定,为裂纹疲劳扩展分析提供依据     

圆片裂纹的应力强度因子

圆片裂纹问题是三维无限弹性体内嵌裂纹的一个经典问题,也是一个重要的理论工作－从Ｆａｂｒｉｋａｎｔ 方程出发,建立了一种特殊的极坐标体系,首先解决了法向载荷下圆片裂纹上特殊点的应力强度因子,并通过坐标系的旋转解决了圆片裂纹上任意点的应力强度因子－ 对于裂纹上作用切向载荷的情况,先单独研究载荷分别沿坐标轴方向的两种情形,然后就一般情形下通过坐标旋转并将载荷沿坐标轴分解后分别求解,再叠加得其应力强度因子－ 从而解决了圆片裂纹上作用幂级数载荷下的三类应力强度因子－ 研究表明,如果圆片裂纹上的载荷是幂级数形式,则其应力强度因子具有闭合形式解     

多裂纹板的应力强度因子研究

工程构件含有多个裂纹的现象非常普遍,这类构件的安全显得非常重要。构件的安全与否取决于裂纹尖端附近的应力场和应变场。应力强度因子是用来表征裂纹顶端附近应力应变场强度的有效参量。所以,研究裂纹体的应力强度因子是保证裂纹体安全的重要工作。     

高重合度齿轮应力场有限元分析

基于弹塑性接触有限元理论,建立了高重合度齿轮副的三维静态有限元分析模型,运用牛顿-拉普森方法进行求解,得到了高重合度斜齿轮接触应力沿接触线的分布状态。通过实例分析了啮合数对齿间载荷分配系数的影响,研究了不同摩擦系数时摩擦应力的分布状态。对有限元分析结果与Hertz公式计算值对比显示,前者计算的最大接触应力小于Hertz应力。运用分块Lanczos法分析了小齿轮的模态,计算了低阶固有频率和主振型。     

压口应力断料模型的有限元分析

从裂纹技术的需要出发,对压口试件在三点弯曲模型下其尖端的应力状态进行了数值分析．首先利用有限元分析软件ANSYS的三维分析功能,对基于双悬臂三点弯曲模型的压口试件的应力变化情况进行了计算,然后探讨了驱动裂纹沿欲断面扩展的边界条件和控制参数,得到了比较真实的结果,为压口三点弯曲应力断料模型的应用提供了理论基础．     

构件内部裂缝缺陷的有限元三维重建

提出了利用有限元的网格生成方法来实现构件内部裂缝缺陷的三维重建算法。首先,将边缘检测算法和基于种子填充的区域生长算法相结合,准确定位出裂缝的形状,提高重建的精度;其次,应用8节点的六面体单元格创建出裂缝模型,直接利用等方性体素建模,节约了计算成本;最后,对模型中的节点分类,针对不同种类的节点分别进行光顺处理。试验结果表明,该算法实现了对构件内部裂缝缺陷的三维空间形态的观察,弥补了以往算法只进行面重建的不足,提供了构件质量判定依据。     

FRP板修复开裂钢板的应力强度因子影响因素分析

为系统地了解纤维增强复合材料(FRP)板修复损伤钢构件疲劳裂纹的影响因素,以FRP板修复含中心裂纹的钢板作为研究对象,以裂纹尖端的应力强度因子K作为分析指标,采用有限元方法对FRP板修复开裂钢板的K进行参数分析。结果表明:FRP板截面刚度、宽度和长度的提高能够使K降低,但当FRP板增加到某一长度后,进一步增加长度将基本不影响K;增加胶层剪切模量、降低胶层厚度可以降低K,局部剥离的出现导致K变大;FRP单面修复的K明显大于双面修复,增加FRP板厚度对降低单面修复的K作用不大。     

三维应力约束及厚度效应的有限元分析

文章对有限厚度板裂纹端部应力场、三维应力约束进行了初步探究,得到了不同试件的约束参数及相应的曲线.对一定厚度的均匀拉伸和三点弯曲的标准试件,试件的厚度越大,离面约束的面内约束范围越大.根据面内约束分析,随着试件厚度的增加,弯曲试件首先达到平面应变状态.     

住宅结构温度应力与收缩应力的有限元分析

住宅结构中的现浇楼板、墙体由于材料热胀冷缩和混凝土收缩产生温度应力和收缩应力，可能会导致构件开裂，严重时甚至影响结构的安全使用。文中对两种应力进行了有限元分析，采用实际工程进行计算，并分析了裂缝产生的位置与形态。     

硬齿面刮削铣刀盘切削应力应变有限元分析

利用大型通用有限元分析软件ANSYS，对弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮硬齿面刮削铣刀盘切削进行了应力应变的有限元分析，通过铣刀盘在各种改变参数条件下的应力分布图和变形图，预知刀盘切削时的应力应变大小及分布形式，优化出刀具切削时受力状况良好的刀具几何参数，进—步了解刀具几何参数对刀具强度、刚度等的影响规律，从刀具力学的角度找出刮削刀头易崩刃破损的结构因素。     

木衬对提升机筒壳强度影响的有限元分析

针对矿用提升机卷筒容易开裂、塌陷、开焊或连接螺钉剪断等现象,应用大型有限元分析软件 ANSYS 对提升机筒壳进行了线性分析。为了节省计算机资源,简化了提升机筒壳的力学模型;考虑在静力状态下,建立了有限元分析模型;计算筒壳应力分布及强度大小,并对其结果进行分析,从而得出木衬对提升机卷筒的影响,为提升机生产厂家和用户提出了建议。     

砖混结构墙体温度应力的有限元分析

砖混结构中的现浇楼板、墙体由于温度变化和混凝土收缩产生温度应力,可能会导致结构出现裂缝,严重时甚至影响结构的安全使用.结合裂缝的成因以及计算方法,采用ANSYS有限元分析软件建立数值计算模型,对结构墙体进行温度应力的有限元分析.分析表明:伸缩缝间距不仅取决于于屋盖或楼盖的类别和有无保温层,而与砌体的种类、材料和收缩性能以及结构物的平面尺寸等有直接关系.