復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維疲勞斷裂強(qiáng)度模擬.pdf

1、航空航天器、汽車、機(jī)床等工程中廣泛使用的各種機(jī)械設(shè)備往往都是由結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各種部件構(gòu)成的。在設(shè)備的使用過程中，各構(gòu)件由于受力的持續(xù)性和循環(huán)性，以及材料本身存在的缺陷，往往容易出現(xiàn)破壞。這種破壞主要有疲勞和斷裂兩種形式，因此，疲勞斷裂力學(xué)已經(jīng)成為工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性分析的必要工具。當(dāng)前廣泛應(yīng)用的疲勞斷裂理論往往是基于二維斷裂力學(xué)的平面理論，而實(shí)際構(gòu)件由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，往往呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的三維效應(yīng)，因此，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維破壞研究具有重要的理論和實(shí)

2、際意義。本文對三維疲勞斷裂領(lǐng)域中的應(yīng)力集中、疲勞壽命和裂紋擴(kuò)展三方面的問題進(jìn)行了研究，主要包括以下內(nèi)容： 1．基于三維有限元方法具體研究了含橢圓孔板的三維應(yīng)力集中系數(shù)隨泊松比的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了泊松比對厚度依賴的三維應(yīng)力集中系數(shù)有較大的影響。并得出了一組以孔的形狀因子、板的無量綱厚度和泊松比為參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，該組公式較精確地描述了該問題中應(yīng)力集中系數(shù)的最大值、表面值和平面解之間的關(guān)系，對于目前工程中普遍采用的應(yīng)力集中的測定方法有較

3、大的改進(jìn)意義。 2．根據(jù)局部應(yīng)力理論，研究了受泊松比影響的三維應(yīng)力集中對疲勞強(qiáng)度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，若考慮三維最大應(yīng)力集中對疲勞強(qiáng)度的影響，預(yù)測值比僅考慮表面或二維應(yīng)力集中小，說明局部最大的三維應(yīng)力集中對疲勞強(qiáng)度有削弱作用。因此，忽略應(yīng)力集中三維效應(yīng)的影響會帶來極大的安全隱患。 3．隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維裂紋分析變得可行，但是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維裂紋建模和擴(kuò)展的準(zhǔn)確模擬仍是巨大挑戰(zhàn)。因此，本文基于含孔板構(gòu)件對角裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行