基于子模型技术的叶轮轴孔三维裂纹应力强度因子有限元仿真

基于断裂力学理论和有限元数值分析方法,针对压气机叶轮由于铸造缺陷和疲劳引起的三维裂纹,应用子模型技术和ParaMesh网格随移技术,给出了计算压气机叶轮轴孔三维裂纹前沿应力强度因子的求解方法及途径,并对压气机叶轮轴孔三维裂纹的扩展方向和扩展速率进行了分析,基于压气机叶轮轴孔三维裂纹应力强度因子求解结果,指出叶轮轴孔三维裂纹前沿应力强度因子随裂纹半径的增加而增加,裂纹前沿轴向的应力强度因子大于径向的应力强度因子,裂纹在轴向的扩展速率大于径向的扩展速率。     

孔洞三维裂纹应力强度因子分析

针对裂缝性低渗透油田孔洞三维裂纹在Ⅰ型加载下应力强度因子求解方法的多样性,研究了以权函数理论为基础的三维裂纹应力强度因子的求解方法。通过对由权函数法推导的应力强度因子曲线与Newman曲线进行比对,结果吻合较好,说明用权函数理论计算三维裂纹应力强度因子具有较高精度,且计算简便。综合运用应力三维度断裂准则、线弹性断裂力学和流体力学理论,分析了孔洞三维裂纹的起裂和三维扩展问题。通过算例分析了缝长、缝高、缝宽随施工时间变化的延伸规律。结果表明,该方法和计算模型是有效的、可行的。     

基于ANSYS的裂纹应力强度因子的计算

本文分析了应力强度因子的重要性和计算应力强度因子的一般方法,以及在ANSYS中求解应力强度因子的裂纹尖端奇异性处理和具体步骤。在二维和三维典型模型的实例应用中,对ANSYS计算结果和解析结果进行了对比分析。     

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。     

厚壁筒内裂纹深度与动态应力强度因子的关系

根据有限元法的基本理论，采用了求位移的方法，分别求解了具有５种裂纹深度的静止边裂纹的厚壁圆筒在同种内载荷作用下的静态应力强度因子，设计了合理的计算动态应力强度因子的方案，并分别计算了５种裂纹深度下厚壁筒在２种载荷作用下的动态应力强度因子，从而得到一些动态应力强度因子随裂纹深时间变化的规律。     

工字型截面梁角裂纹的应力强度因子分析

工字型梁是工程中最常见的结构之一,其中任何裂纹都将成为结构断裂失效的隐患.带有裂纹的工字型梁是典型的三维有限边界问题,用经典方法求解其裂纹的应力强度因子通常相当困难.采用三维20节点等参元,应用ANSYS大型工程有限元计算软件,对工字型梁4个不同裂纹开裂位置的角裂纹进行应力强度因子计算分析,给出了裂纹长度变化下的应力强度因子变化规律、趋势和曲线,总结了工字梁结构中结构参数对结构应力强度因子的影响规律,该计算结果可作为同类结构损伤容限设计的参考.     

基于ANSYS软件的三维裂纹实体建模方法

为了解决三维裂纹建模因需要体现裂纹前沿处裂纹尖端的应力奇异性而呈现的复杂性问题,给出采用基于ANSYS软件的实体建模法创建三维椭圆形裂纹有限元模型的详细步骤,并利用基于ANSYS软件的实体建模方法,建立中心表面裂纹、孔边角裂纹、穿透裂纹模型;通过算例,比较三维穿透裂纹采用基于ANSYS软件的实体建模法与逐节点直接建模法所得到的裂纹尖端应力强度因子值。结果表明:基于ANSYS软件的实体建模法具有足够的应力强度因子求解精度,验证了实体建模法求解应力强度因子的可靠性;该三维裂纹模型创建方法仅通过修改建模命令流中的部分参数即可生成裂纹尺寸不同的裂纹模型。     

基于流形方法的动态应力强度因子数值算法

简要介绍了流形方法基本原理和位移函数的构造方法及数值分析列式，并以此方法为基础发展了裂纹动态应力强度因子的数值计算方法。通过数值计算对动态应力强度因子与静态应力强度因子进行了比较，发现二者在数值上存在较大差别的原因是，其计算过程不同，计算动态应力强度因子时考虑了扩展速度的影响，因此在裂纹扩展分析中建议采用动态应力强度因子。     

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     

三维裂纹应力强度因子的一个近似计算方法

本文提出了一个新的计算三维裂纹应力强度因子的近以方法。文中引进了一个概念,即裂纹边界上任一点的应力强度因子值是按不同的方向而改变的,并列出了它们之间的关系式。一个三维裂纹问题于是就可作为一系列分离的平行板片来处理。文中借用现有的二维裂纹问题的解,对两组具有共同裂纹端点的系列板片进行了分析;从而求得三维裂纹应力强度因子沿其裂纹周界的变化曲线。作为应用示例,文中采用本方法求解了一个无限体内埋方形片状裂纹面承受均匀拉伸的问题和一个熟知的、半无限体边界上存在半圆形表面缺陷的问题。     

平面断裂动力学问题的奇异积分方程解法

使用边界积分方程理论，将瞬态平面断裂动力学问题归结结为求解一组Ｌａｐｌａｃｅ变换域上的混合型积分方程。联合使用奇异积分方程及边界元算法，再经Ｌａｐｌａｃｅ数值反演，对若干典型例子作了计算，得到了它们的动态应力强度因子。     

Finite Eement Facture Aalysis of the Main Arm of Tower Cranes with the 3-D Cracks

In this paper the local solutions of displacement fields in front of three-dimensional cracks are introduced and a new singular element of three-dimensional crack problems is constructed, and a new method for calculating stress intensity factors of three-dimensional crack problems is presented. With the present method, the structural strength of with longitudinal closed cracks under axial tensions is analyzed. It is possible for the crack to propagate because there are ring tensile stresses near joints of the main arm in tower cranes under axial press stresses. The stress and the stress intensity factor are calculated at joints on the main arm of tower cranes. Influences of welding residual stress on stress intensity factors and stresses are discussed.     

瞬态反平面动力学问题的Cauchy型奇异积分方程解法

本文使用边界积分方程和分离奇异主部等技巧，将瞬态反平面动力学问题归结为求解Ｌａｐｌａｃｅ变换域上的Ｃａｕｃｈｙ型奇异积分方程，并严格证明了该方程与Ｓｉｈ导出的对偶积分方程等价。本文还进一步研究了两条裂纹问动态影响；使用高精度的奇异积分方程算法及Ｌａｐｌａｃｅ数值反演法。文中计算了若干典型例子的动态应力强度因子，有关结果表明本文方法是成功和可靠的。     

考虑温度作用下的半刚性沥青路面的疲劳断裂分析

在断裂力学理论的基础上,采用耦合热应力分析的方法借助三维有限元模型,研究分析了大温差作用下基层带裂缝半刚性沥青路面结构的应力强度因子,并与行车荷载作用下的实验结果进行比较分析。研究表明,随着裂缝长度的增加和实验温度的降低,张开型应力强度因子和剪切型应力强度因子不断增加;与行车荷载相比,低温大温差对路面破坏影响更为严重。研究测算结果显示,本研究对沥青路面疲劳寿命的估算预测方法与实际更为接近。     

在奇异项上叠加有限元法计算动应力强度因子

用在裂纹动态奇异解析解上叠加动态有限元法,来计算动态应力强度因子。它推广了钱伟长等人的工作,所得结果可用于Ⅰ,Ⅱ型及Ⅰ,Ⅱ混合型裂纹体的动态应力强度因子的计算。     

含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面裂纹问题的研究

用复变函数及其保角映射、解析延展方法 ,建立了含刚性导电椭圆夹杂的压电材料反平面界面裂纹问题的解析方程 ,通过求解Hilbert方程得到了问题的封闭解和耦合场的强度因子。结果表明 ,耦合场在裂纹尖端有 1 / 2阶的奇异性 ,应力和电位移强度因子均与材料常数无关。同时给出了椭圆形刚性导电夹杂的特殊情况圆形夹杂和线夹杂界面裂纹问题的应力和电位移强度因子计算式