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有限大体倾斜表面裂纹复合型应力强度因子研究

谢伟  张炯  黄其青  殷之平  
【摘要】:有限元重合网格法是一种自适应有限元法和多尺度计算方法,通过分别建立全局模型和模拟裂纹的局部模型对结构进行断裂分析,其原理见图1。在本文中,应用有限元重合网格法对三维有限大体倾斜表面裂纹复合型应力强度因子进行了研究,有限大体表面裂纹和有限重合网格法全局模型和局部模型分别见图2和图3,详细讨论了三维复合型裂纹倾斜角,裂纹形状变化和结构厚度变化对复合型应力强度因子的影响。研究发现:1)随着倾斜角的增大,在整个裂纹前缘Ⅰ型应力强度因K_Ⅰ减小,而Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子K_Ⅱ和K_Ⅲ先增大后减小。2)当裂纹形状一定时,随着结构厚度减小,二种开裂模式的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ和KⅢ均增大。3)随着裂纹形状的变化,对于Ⅰ型应力强度因子K_Ⅰ最大值出现在裂纹最深处或随裂纹形状变化出现在裂纹前缘某处;对于Ⅱ型应力强度因子K_Ⅱ随着裂纹形状比a/c的增大而增大;对于Ⅲ型应力强度因子K_Ⅲ随着裂纹形状比a/c的增大而减小。本文结果利结论可为三维复合型裂纹损伤容限分析提供重要的参考依据。

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