ANSYS视角下的裂纹尖端应力强度分析

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度

a 裂纹尖端应力强度KI研究的意义

b 裂纹尖端KI的计算方法

c 裂纹尖端应力奇异性处理

d ANSYS计算过程及结果

1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义

v   随着现代高强材料和大型结构的广泛应用，一些按传统强度理论和常规方法设计、制造的产品，发生了不少重大断裂事故。   v20世纪50年代，美国北极星导弹固体燃料发动机发射时发生低应力脆断。  v1965年，英国某大型合成塔在水压试验时断裂成两段。   事故调查发现 →断裂起源于构件中裂纹

va 传统的强度理论  

缺陷：传统强度理论并没有考虑材料中是否有缺陷，对有缺陷的材料，对其安全可靠性不能做出正确的判断。  

b  v工程中常见的几种裂纹  

K反映了裂纹尖端应力场的强弱程度

c K断裂准则

为材料的断裂韧性

1)确定含裂纹构件的临界载荷。G，a，KIC → Fc

2) 确定裂纹的极限尺寸。G，F，KIC → a  

3)  确定带裂纹构件的安全性。

2、裂纹尖端KI的计算方法

解析法  

f(a,w,…)为几何修正系数  

缺陷：适用于几何简单的板类，杆类，梁类构件；对于较复杂得构件，无法得到正确的解析解 。  

结论：

v验证了1/4节点处理裂纹尖端奇异性是可以的。  

在数值法计算中，随着平板尺寸的增大， KI的值逐渐接近于解析值。

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