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可控震源含裂纹平板应力强度因子分析与疲劳寿命预测研究 被引量:1
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作者 王乔木 陈振 +4 位作者 黄志强 敬爽 陈亚轩 帅军 郝磊 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期292-301,共10页
为详细考察含裂纹平板在不同初始裂纹参数下的应力强度因子变化规律以及平板在激振工况下的疲劳裂纹扩展寿命,利用子模型技术建立含不同初始裂纹的平板有限元模型,采用M-积分计算前缘面的应力强度因子,基于Paris公式计算平板在不同应力... 为详细考察含裂纹平板在不同初始裂纹参数下的应力强度因子变化规律以及平板在激振工况下的疲劳裂纹扩展寿命,利用子模型技术建立含不同初始裂纹的平板有限元模型,采用M-积分计算前缘面的应力强度因子,基于Paris公式计算平板在不同应力比下的疲劳寿命。结果表明:平板在工况下的破坏以I型裂纹为主,改变初始裂纹形状、尺寸与预埋深度不会影响裂纹类型;初始裂纹形状变化会影响初始前缘面应力强度因子的分布规律与均衡性,半椭圆形裂纹应力强度因子分布不均衡性更显著,而半圆形裂纹则较均衡,K_1值分布规律呈V字形和1/4弧形;初始裂纹预埋越深,起始前缘应力强度因子越大,裂纹扩展驱动力越高;初始裂纹倾斜角度改变,裂纹类型会发生变化;以裂纹穿透工字梁危险处板厚为疲劳失效判断时,裂纹扩展至15.151 4 mm;三种应力比工况下的平均疲劳寿命与现场统计结果的误差为13.17%。上述分析为可控震源平板的裂纹失效问题与疲劳优化设计提供了参考,具有一定的工程意义。 展开更多
关键词 可控震源平板 初始裂纹参数 应力强度因子 疲劳裂纹 寿命预测
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硬化层力学参数对身管内表面径向裂纹Ⅰ型应力强度因子的影响
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作者 王宁 王永娟 +1 位作者 徐诚 樊黎霞 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
为了提高身管的寿命和性能,内膛硬化技术被广泛使用。为了研究硬化层与基体的线弹性力学参数对界面处裂纹的影响,建立了不同硬化层线弹性参数下的含内表面径向裂纹的厚壁圆筒的有限元模型,计算了光滑身管内表面单个径向裂纹尖端I型应力... 为了提高身管的寿命和性能,内膛硬化技术被广泛使用。为了研究硬化层与基体的线弹性力学参数对界面处裂纹的影响,建立了不同硬化层线弹性参数下的含内表面径向裂纹的厚壁圆筒的有限元模型,计算了光滑身管内表面单个径向裂纹尖端I型应力强度因子(SIF)K_(I),得到了同一身管模型在不同的内膛硬化工艺下,包括不同的硬化层泊松比、不同的硬化层弹性模量、和不同硬化层厚度下裂纹长度在0.03~0.27 mm范围内K_(I)的分布及界面的应力分布规律。分析了硬化层线弹性力学参数对K_(I)的影响。结果表明,在有硬化层的条件下,K_(I)值要大于在没有硬化层的条件下的K_(I)值;硬化层和基体之间的线弹性材料力学性能的差距越大,短裂纹的K_(I)值越大,越不利于提高身管在膛压作用下的裂纹疲劳扩展寿命;硬化层的厚度对于裂纹在硬化层内的扩展无较大影响。可以为内膛硬化工艺的改进提供参考依据。 展开更多
关键词 内膛硬化技术 应力强度因子 线弹性断裂力学 平面应变 身管
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高速列车铸钢制动盘表面裂纹应力强度因子分析
3
作者 黄益昌 张继旺 +2 位作者 苏凯新 李行 纪东东 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第6期1080-1089,共10页
制动盘是保障高速列车运行安全性的关键部件,其失效将导致列车制动故障影响行车安全,而热疲劳裂纹是导致高速列车制动盘失效的主要形式之一,因此需对制动盘裂纹形为展开研究。为探究热疲劳裂纹的扩展规律,本文分别建立制动盘间接耦合仿... 制动盘是保障高速列车运行安全性的关键部件,其失效将导致列车制动故障影响行车安全,而热疲劳裂纹是导致高速列车制动盘失效的主要形式之一,因此需对制动盘裂纹形为展开研究。为探究热疲劳裂纹的扩展规律,本文分别建立制动盘间接耦合仿真与基于扩展有限元法的裂纹扩展仿真模型。首先,利用间接耦合制动盘有限元计算模型得到典型制动工况下制动盘的残余热应力。通过计算发现300 km/h紧急制动是残余热应力的主要来源,且制动结束后周向残余拉应力较大,可达767.9 MPa,由此可知周向残余拉应力是导致制动盘热疲劳裂纹扩展的主要驱动力。在此基础上,将周向残余拉应力作为载荷,利用基于扩展有限元法的裂纹扩展仿真模型研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子的变化规律,发现裂纹前缘应力强度因子的分布随着裂纹初始形状比的变化而呈现出不同的分布规律:裂纹形状比较小时,裂纹前沿应力强度因子呈“凸”型分布,裂纹形状比较大时,裂纹前沿应力强度因子呈“凹”型分布;在裂纹扩展过程中拉伸载荷起主要作用,且裂纹形貌逐渐趋于扁平化。以上计算结果均与制动盘裂纹实际统计数据一致。因此本研究为高速列车制动盘运维策略制定提供参考。 展开更多
关键词 制动盘 残余应力 热疲劳裂纹 扩展有限元 应力强度因子
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广义混合奇异元及应力强度因子分析
4
作者 贺立 卿光辉 《应用力学学报》 北大核心 2025年第1期91-98,共8页
采用位移法求解裂纹的应力强度因子,不方便引入裂纹边上已知的应力边界条件,模型有失理性与客观。融合奇异元的思想,提出了用于分析含裂纹二维结构的应力强度因子的广义混合奇异元列式,基于该列式的有限元模型兼顾了裂纹尖端力学参量的... 采用位移法求解裂纹的应力强度因子,不方便引入裂纹边上已知的应力边界条件,模型有失理性与客观。融合奇异元的思想,提出了用于分析含裂纹二维结构的应力强度因子的广义混合奇异元列式,基于该列式的有限元模型兼顾了裂纹尖端力学参量的奇异性和裂纹边应力边界条件的引入。实例分析表明,该方法的应力强度因子结果收敛稳定可靠。同时分析了应力边界条件对数值结果的影响,结果表明考虑裂纹边应力边界条件时应力强度因子精度更高。 展开更多
关键词 奇异性 广义混合奇异元 应力强度因子 裂纹 应力边界条件
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圆管环向外表面裂纹应力强度因子的二维权函数
5
作者 袁奎霖 董坤 李琳月 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期61-71,共11页
环向外表面裂纹是海底管道与立管中常见的缺陷形式之一.为了准确高效地计算应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),提出了一种适用于任意复杂应力场中圆管环向外表面裂纹的二维权函数.通过三维有限元方法计算得到均布应力载荷下... 环向外表面裂纹是海底管道与立管中常见的缺陷形式之一.为了准确高效地计算应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),提出了一种适用于任意复杂应力场中圆管环向外表面裂纹的二维权函数.通过三维有限元方法计算得到均布应力载荷下圆管厚径比T/R_(i)为0.02~0.2,裂纹形状比a/c为0.2~1.0,裂纹深度比a/T为0.1~0.8的圆管环向外表面裂纹的SIFs参考解,求得表面裂纹最深点和表面点的二维权函数.通过计算高阶应力载荷下的SIFs,将权函数法结果与有限元法结果进行对比以验证权函数的准确性,两者最大相对误差为9.5%.此外,计算了环焊缝焊接残余应力作用下环向外表面裂纹的SIFs,权函数结果与有限元结果的相对误差小于5%.结果表明,文中所提出的二维权函数可为含有环向外表面裂纹缺陷的海底管道与立管的疲劳寿命预测奠定基础. 展开更多
关键词 圆管 环向外表面裂纹 二维权函数 应力强度因子
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基于高阶多项式拟合的裂纹最深点处应力强度因子的计算方法研究
6
作者 汪志福 范志超 +3 位作者 秦宗川 牛铮 范海俊 戴兴旺 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1277-1287,共11页
为了准确地计算出高压容器裂纹扩展过程中最深点处的应力强度因子,本文提出了将应力数据进行高阶多项式拟合,进而计算应力强度因子的方法。文中以高压容器开孔处裂纹为例,基于不同采集数据量下的应力数据,使用不同次数的多项式拟合,计... 为了准确地计算出高压容器裂纹扩展过程中最深点处的应力强度因子,本文提出了将应力数据进行高阶多项式拟合,进而计算应力强度因子的方法。文中以高压容器开孔处裂纹为例,基于不同采集数据量下的应力数据,使用不同次数的多项式拟合,计算了各个裂纹深度下的最深点处应力强度因子,分析了多项式次数及采集数据量对计算结果的影响,对比验证了本方法与文献中线性插值方法的计算结果。对比研究结果表明,随着多项式次数的增加,拟合曲线的表征精度越高,计算结果逐渐逼近并趋于稳定,低阶(三次)与高阶多项式拟合的计算结果相对误差呈现出“倒S”型趋势,最小相对误差约为-20%;随着数据量的增加,计算结果逐渐收敛,较低与较高数据量下的计算结果相对误差呈现出震荡衰减的趋势,最大相对误差约为7.1%;基于高阶多项式拟合与分段线性插值的计算结果基本重合,表明本方法具有一定的可靠性,并适用于裂纹扩展过程中最深点处应力强度因子的计算。 展开更多
关键词 高阶多项式拟合 高压容器 裂纹最深点处 应力强度因子 计算方法
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喷丸残余应力对轨道车辆齿轮齿根裂纹应力强度因子的影响分析 被引量:1
7
作者 徐向阳 时慧一 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期129-136,共8页
高周循环应力工况下齿根裂纹所引发的疲劳断裂是轨道车辆传动齿轮强度失效的主要原因之一。为了分析喷丸残余应力和齿根弯曲应力耦合下对轨道车辆传动齿轮齿根裂纹应力强度因子影响规律与作用机制,针对实际喷丸过程中弹丸位置的随机特性... 高周循环应力工况下齿根裂纹所引发的疲劳断裂是轨道车辆传动齿轮强度失效的主要原因之一。为了分析喷丸残余应力和齿根弯曲应力耦合下对轨道车辆传动齿轮齿根裂纹应力强度因子影响规律与作用机制,针对实际喷丸过程中弹丸位置的随机特性,基于有限元二次开发了20结点奇异元1/4结点位移法,联合建立了FEM-DEM(有限元-离散元)耦合喷丸模型和三维单齿齿根裂纹模型,制定了一套多步骤联合数值模拟方法,并对齿根裂纹应力强度因子在内部残余应力场和外部载荷共同作用下的变化进行了分析。研究结果表明:喷丸强化引入的残余压应力场使得裂纹尖端应力强度因子减小约12%,有效地抑制了疲劳裂纹扩展;喷丸对裂纹扩展的抑制作用在表面与近表面区域最为明显,随着裂纹深度和外加载荷的增大而减弱;残余应力对应的应力强度因子与外载荷无关,仅与初始应力状态有关。 展开更多
关键词 车辆工程 喷丸强化 疲劳裂纹扩展 残余应力 数值模拟 应力强度因子
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门式起重机主梁蚀坑-裂纹模型应力强度因子研究
8
作者 王欣 张峰 +2 位作者 郭晓光 王远友 滕儒民 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期164-172,共9页
造船门式起重机长期服役在沿海的潮湿盐雾环境中,主梁多处受腐蚀疲劳形成了蚀坑,影响了结构强度.腐蚀疲劳裂纹成核是一个局部损伤演化的过程,应力强度因子准则是判定蚀坑处萌生裂纹的临界条件之一.在门式起重机有限元模型的基础上建立... 造船门式起重机长期服役在沿海的潮湿盐雾环境中,主梁多处受腐蚀疲劳形成了蚀坑,影响了结构强度.腐蚀疲劳裂纹成核是一个局部损伤演化的过程,应力强度因子准则是判定蚀坑处萌生裂纹的临界条件之一.在门式起重机有限元模型的基础上建立了蚀坑-裂纹模型,并使用ANSYS软件对复杂边界条件下应力强度因子进行了仿真计算.结果显示,预制裂纹深度和蚀坑深径比影响了应力强度因子的取值,随着蚀坑深径比的增大,蚀坑-裂纹模型的应力强度因子明显增大.应力集中现象可能是引起裂纹萌生的主要因素,蚀坑半径的变化对应力强度因子的影响并不明显.根据半椭球点蚀假设,提出了蚀坑处应力强度因子与应力集中系数的关系式,发现蚀坑对应力强度因子的影响与应力集中系数正相关;随着蚀坑深径比的增大,裂纹萌生位置会随着应力集中位置的变化而变化. 展开更多
关键词 门式起重机 蚀坑 有限元 应力强度因子
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基于辛几何方法测定Ⅰ型应力强度因子
9
作者 代树红 吴尧 肖雨轩 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期861-867,共7页
为得到高精度的Ⅰ型应力强度因子,提出了一种基于辛几何方法测定裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的方法。通过在裂纹尖端构建扇形区域,分离辛几何方法下裂纹尖端的全状态向量,结合裂纹尖端的位移场,计算出裂纹的应力强度因子。利用Ⅰ型裂纹尖... 为得到高精度的Ⅰ型应力强度因子,提出了一种基于辛几何方法测定裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的方法。通过在裂纹尖端构建扇形区域,分离辛几何方法下裂纹尖端的全状态向量,结合裂纹尖端的位移场,计算出裂纹的应力强度因子。利用Ⅰ型裂纹尖端位移场的理论解,研究了扇形区域的特征点个数、圆心角大小以及半径长度对应力强度因子精确度的影响。研究结果表明:特征点个数对该方法求解Ⅰ型应力强度因子的精度的影响较大,特征点个数大于37时,相对误差稳定趋向于0;扇形圆心角对应力强度因子的精度影响较小,但是相同精度要求下,不同的扇形圆心角需要的特征点个数不同;扇形半径过小时,由于断裂过程中裂纹尖端塑性区域的影响,应力强度因子的解不稳定且相对误差较大。对比相对误差可以发现该方法计算得到的Ⅰ型应力强度因子的精度较高,且该方法只需得到裂纹尖端的位移场就可以精确得到应力强度因子,解决了以往求解体系在复杂应力等情况下求解步骤复杂,导致无法精确得到Ⅰ型应力强度因子的难题。 展开更多
关键词 断裂力学 辛几何方法 应力强度因子 Ⅰ型裂纹
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基于比例边界有限元法计算应力强度因子的不确定量化分析 被引量:2
10
作者 胡昊文 陈灯红 +2 位作者 王乾峰 胡记磊 骆欢 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期250-259,共10页
应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强... 应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 应力强度因子(sif) 比例边界有限元法(SBFEM) 蒙特卡罗模拟(MCS) 不确定性量化分析(UQ) 奇异值分解(SVD)
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三点弯曲载荷下岩体偏置斜裂隙的应力强度因子 被引量:2
11
作者 王超 伍永平 +3 位作者 赵自豪 曹健 段会强 杨盼盼 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第2期114-122,共9页
地下巷道(硐室)顶板常因弯曲离层而破断,其破断位置与裂隙几何形态和位置密切关联。为揭示裂隙对岩层断裂的影响,建立了岩体偏置斜裂隙的三点弯曲模型,定义了裂隙的偏置系数和贯通率,分析了裂隙偏置系数、倾角和贯通率三者之间的关系,... 地下巷道(硐室)顶板常因弯曲离层而破断,其破断位置与裂隙几何形态和位置密切关联。为揭示裂隙对岩层断裂的影响,建立了岩体偏置斜裂隙的三点弯曲模型,定义了裂隙的偏置系数和贯通率,分析了裂隙偏置系数、倾角和贯通率三者之间的关系,基于力学平衡原理和σ-K关系导出了偏置斜裂隙与偏置竖裂隙应力强度因子K的关系式。同时分析了裂隙倾角、贯通率和偏置系数对应力强度因子的影响规律。该方法可为裂隙影响下巷道(硐室)顶板的张拉断裂提供判定依据。 展开更多
关键词 三点弯曲 应力强度因子 岩体 偏置斜裂隙 贯通率
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基于广义混合富集元法的应力强度因子分析 被引量:1
12
作者 郭帅 卿光辉 何雨轩 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期202-207,共6页
以位移元模型为基础求解裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的方法众多,但是,当模型网格较稀疏时,位移元模型的刚度偏大;另外,位移元模型不方便直接引入应力边界条件,边界应力结果有失客观性。基于富集元思想,结合广义... 以位移元模型为基础求解裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的方法众多,但是,当模型网格较稀疏时,位移元模型的刚度偏大;另外,位移元模型不方便直接引入应力边界条件,边界应力结果有失客观性。基于富集元思想,结合广义H⁃R变分原理提出了广义混合富集元列式。基于该列式的有限元模型,一方面消除了经典混合富集元法结果的震荡问题,另一方面兼顾了裂纹尖端应力参量的奇异性和应力边界条件引入的方便性。实例分析表明,利用该方法求解应力强度因子,数值结果稳定可靠且精度较高。 展开更多
关键词 奇异性 应力强度因子 广义混合富集元 应力边界条件
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动车组空心车轴应力强度因子研究
13
作者 余海峰 吴兴文 +1 位作者 梁树林 池茂儒 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期117-124,共8页
为研究动车组空心车轴应力强度因子,首先分析了车轴应力强度因子的影响因素,建立了含裂纹车轴有限元模型,并使用叠加法求解不同载荷下的应力强度因子。然后采用应力外推法和位移外推法计算了应力强度因子,并将计算结果与文献形状因子公... 为研究动车组空心车轴应力强度因子,首先分析了车轴应力强度因子的影响因素,建立了含裂纹车轴有限元模型,并使用叠加法求解不同载荷下的应力强度因子。然后采用应力外推法和位移外推法计算了应力强度因子,并将计算结果与文献形状因子公式法进行对比。最后根据应力强度因子的一般解析式和位移外推法的计算结果,使用五次多项式对形状因子函数进行拟合,通过设置不同的裂纹深度和载荷验证了形状因子函数和解析式的适用性。结果表明该方法对于求解同一载荷模式下的车轴应力强度因子具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 应力强度因子 有限元 叠加法 应力外推法 位移外推法 形状因子
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位移外推法和扩展有限元法计算应力强度因子的比较 被引量:3
14
作者 张亚洲 钟红 王立强 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期2045-2051,共7页
作为评定裂缝是否扩展的重要参量,应力强度因子的计算精度影响材料性能的评估。通过含预制裂缝的三点弯曲梁、矩形板中心裂缝、矩形板中心斜裂缝和矩形板中心界面裂缝模型4个数值算例,采用位移外推法和扩展有限元法分别计算了裂缝尖端... 作为评定裂缝是否扩展的重要参量,应力强度因子的计算精度影响材料性能的评估。通过含预制裂缝的三点弯曲梁、矩形板中心裂缝、矩形板中心斜裂缝和矩形板中心界面裂缝模型4个数值算例,采用位移外推法和扩展有限元法分别计算了裂缝尖端应力强度因子。将计算结果与解析解或其他数值方法参考解进行对比验证了上述两种方法的计算精度。此外,探讨了网格密度对应力强度因子求解精度的影响以及剔除裂尖附近的结果对位移外推法求解应力强度因子的影响。发现位移外推法可以通过对裂尖进行网格局部加密和去除裂尖奇异点来提高精度;扩展有限元法对网格密度要求相对较小,综合计算时间考虑,可以适当增加网格密度。结果可为求解应力强度因子和针对试验-数值耦合法计算断裂韧度提供参考。 展开更多
关键词 应力强度因子 位移外推法 扩展有限元法 单材料均质模型 双材料界面模型
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考虑残余应力的钢桥面板-肋双面焊裂纹应力强度因子计算方法 被引量:1
15
作者 肖新辉 陈方怀 +2 位作者 张海萍 刘扬 肖康海 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期810-821,共12页
建立焊接分析有限元模型,对顶板-纵肋双面焊构造的焊接过程进行数值模拟,拟合得到顶板焊趾细节沿板厚方向分布的横向残余应力分布经验公式;建立钢桥面板断裂力学数值模型,结合统一的权函数表达式,推导适用于顶板焊趾处裂纹最深点和表面... 建立焊接分析有限元模型,对顶板-纵肋双面焊构造的焊接过程进行数值模拟,拟合得到顶板焊趾细节沿板厚方向分布的横向残余应力分布经验公式;建立钢桥面板断裂力学数值模型,结合统一的权函数表达式,推导适用于顶板焊趾处裂纹最深点和表面点应力强度因子的新权函数,并将权函数计算的应力强度因子与有限元计算的应力强度因子进行对比。研究结果表明:顶板-纵肋双面焊顶板焊趾处残余应力沿板厚方向处于拉—压—拉状态,呈正弦函数分布;在二次应力分布下,权函数法与有限元法计算所得顶板焊趾处裂纹最深点应力强度因子最大相对误差为7.4%,表面点应力强度因子最大相对误差为4.1%;在焊接残余应力场下,权函数法与有限元法计算所得顶板焊趾处裂纹最深点应力强度因子最大相对误差为7.6%,表面点应力强度因子最大相对误差为8.6%;权函数法能有效计算钢桥面板-肋双面焊顶板焊趾处疲劳裂纹应力强度因子。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 权函数法 疲劳裂纹 应力强度因子 焊接残余应力
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高铁转向架焊接接头内部裂纹应力强度因子研究 被引量:1
16
作者 回丽 仉奕霏 +2 位作者 周松 杨文军 安金岚 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1449-1457,共9页
通过改变高铁转向架常用的十字焊接接头和斜交焊接接头中半椭圆形表面裂纹和椭圆形埋藏裂纹的大小、形状比和深度等几何参数,利用围线积分法探究裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子K_(Ⅰ)受几何参数的影响规律,并利用多元非线性回归的方法拟合出... 通过改变高铁转向架常用的十字焊接接头和斜交焊接接头中半椭圆形表面裂纹和椭圆形埋藏裂纹的大小、形状比和深度等几何参数,利用围线积分法探究裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子K_(Ⅰ)受几何参数的影响规律,并利用多元非线性回归的方法拟合出了求解K_(Ⅰ)的数学表达式,利用围线积分法分析了K_(Ⅰ)对裂纹大小和形状比变化的敏感程度。结果表明,K_(Ⅰ)随裂纹的增大而增大并根据接头和裂纹形式的不同逐渐发散或收敛;K_(Ⅰ)随裂纹形状比的增大而减小并逐渐收敛;K_(Ⅰ)最大值点的位置由裂纹大小、裂纹形状比和裂纹位置共同决定;拟合出的求解K_(Ⅰ)的数学表达式误差在5%以内,精度较高;在四种裂纹形式中,十字接头表面裂纹K_(Ⅰ)对裂纹形状比的敏感度明显低于其他三种裂纹形式,斜交接头埋藏裂纹对裂纹大小的敏感度明显高于其他三种裂纹形式。 展开更多
关键词 焊接接头 应力强度因子 奇异单元法 裂纹大小 裂纹形状比
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超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法 被引量:4
17
作者 汪志福 秦宗川 +3 位作者 张羽 牛铮 范海俊 戴兴旺 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第6期1109-1115,共7页
由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线... 由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线性插值、二次插值求解的计算公式;其次,结合工程实例,基于无裂纹体的弹性应力分析,对比分析了常规最小二乘法与常数插值、线性插值、二次插值的应力分布表征精度及应力强度因子计算结果,确定了线性插值和二次插值方法的可靠性;然后,分析了数据采集量对线性插值和二次插值计算结果的影响,确定了线性插值方法的实用性;最后,对线性插值与有限元分析的计算结果进行了分析验证。研究结果表明:应力分布表征精度为“最小二乘法<常数插值<线性插值<二次插值”,计算结果相对误差约为15%;随着采集数据量的增加,采用线性插值方法的计算结果能较快收敛,更适合于工程计算;线性插值与有限元法的计算结果高度一致,证明了线性插值计算的可靠性。 展开更多
关键词 超高压容器开孔处 应力强度因子 通用权函数 分段插值求解计算方法 裂纹最深点处 线性插值计算方法
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多椭圆孔边裂纹应力强度因子的解析解 被引量:1
18
作者 赵晋芳 赵群 周松 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1474-1480,共7页
老龄飞机机身蒙皮含多孔边裂纹结构,蒙皮孔会在载荷作用下由圆孔变为椭圆孔,多椭圆孔边裂纹应力强度因子的计算是断裂力学分析中的重要问题。采用基于复变函数理论和近似迭加法的解析计算方法,求解多椭圆孔边裂纹在远场应力作用下的应... 老龄飞机机身蒙皮含多孔边裂纹结构,蒙皮孔会在载荷作用下由圆孔变为椭圆孔,多椭圆孔边裂纹应力强度因子的计算是断裂力学分析中的重要问题。采用基于复变函数理论和近似迭加法的解析计算方法,求解多椭圆孔边裂纹在远场应力作用下的应力强度因子,并分析了双椭圆孔边对称裂纹、双椭圆孔边内侧单裂纹、外侧单裂纹及同侧单裂纹几种模式下应力强度因子的变化规律。计算结果表明,多椭圆孔边裂纹的应力强度因子受裂纹长度、椭圆孔口半轴比及孔间距的影响,随着邻近裂尖的逐渐接近,裂纹之间的干涉现象趋于显著。 展开更多
关键词 多位置损伤 多椭圆孔边裂纹 应力强度因子 复变函数法 解析解
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舟桥单双耳接头裂纹应力强度因子研究
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作者 马帅 程建生 +2 位作者 段金辉 王儒 陈鹏辉 《热加工工艺》 北大核心 2024年第4期115-118,126,共5页
为更准确地评估含表面裂纹缺陷舟桥装备的安全情况,研究了裂纹形状比和倾斜角对裂尖应力强度因子的影响。对裂纹模型及有限单元法进行了分析;利用有限元模型对软件计算准确性进行了验证;通过对不同形状比和倾斜角的裂纹裂尖应力强度因... 为更准确地评估含表面裂纹缺陷舟桥装备的安全情况,研究了裂纹形状比和倾斜角对裂尖应力强度因子的影响。对裂纹模型及有限单元法进行了分析;利用有限元模型对软件计算准确性进行了验证;通过对不同形状比和倾斜角的裂纹裂尖应力强度因子进行计算,分析了其变化规律。结果表明,在裂纹长度一定时,增大形状比使得裂纹前缘应力强度因子减小,且影响较大;在形状比一定时,与轴向载荷垂直的平面裂纹前缘应力强度因子最大。 展开更多
关键词 单双耳接头 应力强度因子 有限单元法 裂纹形状比 裂纹倾斜角
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动荷载作用下含裂缝公路结构体的应力强度因子 被引量:25
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作者 王金昌 朱向荣 +1 位作者 叶俊能 赵颖华 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期114-118,共5页
以沈阳 -大连高速公路为工程背景 ,基于弹性动力学理论 ,采用平面应变有限单元法 ,分析了车辆荷载对含裂缝路面体的动态作用。分析过程中 ,车辆荷载简化为正弦分布柔性荷载 ;路面结构体计算模型抽象为平面应变模型 ;路面结构体为弹性的... 以沈阳 -大连高速公路为工程背景 ,基于弹性动力学理论 ,采用平面应变有限单元法 ,分析了车辆荷载对含裂缝路面体的动态作用。分析过程中 ,车辆荷载简化为正弦分布柔性荷载 ;路面结构体计算模型抽象为平面应变模型 ;路面结构体为弹性的连续介质。为了反映裂尖应力、位移场的奇异性和减少模型网格数 ,在裂尖环向设置了奇异单元。通过计算得到裂尖的位移场 ,由位移外插得到 -型应力强度因子随加载时间的变化规律。同时探讨了初始裂缝长度和公路结构体材料阻尼比的变化对 -型应力强度因子分布规律的影响 。 展开更多
关键词 动荷载 公路 应力强度因子 裂缝结构 平面应变
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