有效应力强度因子范围门槛值与载荷比关系的研究(英文) 被引量：7

1

作者 王一飞 王燕舞 +2 位作者 吴晓源 崔维成 黄小平 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第3期440-453,共14页

不同载荷比下的有效应力强度因子范围门槛值△Keff.th往往被看作一个常数,然而疲劳实验数据结果通常散落在一个较窄的带宽范围内,而不是所期望的一条曲线。另外,基于改进的McEvily模型对△Keff.th进行的灵敏度分析表明△Keff.th对疲劳... 不同载荷比下的有效应力强度因子范围门槛值△Keff.th往往被看作一个常数,然而疲劳实验数据结果通常散落在一个较窄的带宽范围内,而不是所期望的一条曲线。另外,基于改进的McEvily模型对△Keff.th进行的灵敏度分析表明△Keff.th对疲劳裂纹扩展率具有重要的影响,尤其是在占有大部分疲劳裂纹扩展寿命的近门槛值区域。因此,文章认为不同应力比下的△Keff.th为变量,并且通过三个方面对△Keff.th与应力比R的关系进行了深入的研究:(a)Schmidt和Paris提出的一个关于△Keff.th的简化模型和相应的试验数据;(b)基于传统的裂纹完全闭合概念的△Keff.th试验数据;(c)基于裂纹局部闭合模型的△Keff.th,p试验数据。分析结果表明,在应力比低于临界应力比时,随着应力比的增加,有效应力强度因子范围门槛值也相应增加;而应力比高于临界应力比时,有效应力强度因子范围门槛值随应力比的增加而减小。另外,通过对试验数据的曲线拟合分析表明,Lorentz分布能很好地描述相应的试验数据。 展开更多

关键词 疲劳裂纹扩展 灵敏度分析 裂纹闭合 有效应力强度因子范围门槛值 载荷比

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断裂韧度试样CCNBD宽范围应力强度因子标定 被引量：18

2

作者 贾学明 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期907-912,共6页

国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出了一种新型岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样CCNBD,但是,其断裂韧度计算公式中的重要参数(即无量纲应力强度因子的标定)仍存在问题。采用一种新的分片合成方法并结合有限元法,参照ISRM给... 国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出了一种新型岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样CCNBD,但是,其断裂韧度计算公式中的重要参数(即无量纲应力强度因子的标定)仍存在问题。采用一种新的分片合成方法并结合有限元法,参照ISRM给出的CCNBD试样的尺寸限制,对该范围试样的应力强度因子进行了宽范围的标定,以便在试验中能因地制宜地选用不同几何参数的CCNBD试样。结果表明:分片合成方法的计算值有很高的精度,不但减少了工作量,也使标定的无量纲应力强度因子比现有文献值更加准确、可靠。 展开更多

关键词 人字形切槽巴西圆盘 CCNBD 无量纲应力强度因子 断裂韧度 分片合成法 宽范围标定 岩石力学

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有效应力强度因子幅值计算模型的验证 被引量：2

3

作者 韩芸 黄小平 崔维成 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第5期97-104,共8页

裂纹闭合效应在金属疲劳中有着十分重要的作用,裂纹闭合概念已经用于解释变幅载荷作用下的裂纹扩展问题,已提出了许多基于裂纹闭合概念的有效应力强度因子计算模型。黄等人在Newm an模型的基础上,提出了考虑因素更全面且便于应用的有效... 裂纹闭合效应在金属疲劳中有着十分重要的作用,裂纹闭合概念已经用于解释变幅载荷作用下的裂纹扩展问题,已提出了许多基于裂纹闭合概念的有效应力强度因子计算模型。黄等人在Newm an模型的基础上,提出了考虑因素更全面且便于应用的有效应力强度因子幅计算模型以及变幅载荷下工程结构疲劳寿命预测模型。为了验证该模型对不同材料的有效性和适应性,收集了一些相关的试验数据,和该模型的预测结果对比发现该模型的预测结果和试验数据符合得很好。对几种钢、铝合金和钛合金材料在不同应力比下的裂纹扩展速率数据用该模型转换成用有效应力强度因子表示的裂纹扩展速率,结果表明由有效应力强度因子幅表示的扩展速率将不同应力比下较分散的裂纹扩展率数据集中在一个很小的分散带内,同时得到了有参考价值的的一些结论。 展开更多

关键词 裂纹张开比 应力比 有效应力强度因子幅 裂纹扩展速率

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岩石断裂韧度试样CCNBD临界应力强度因子的全新数值标定 被引量：12

4

作者 樊鸿 张盛 +1 位作者 苟小平 王启智 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期416-422,455,共7页

国际岩石力学学会(ISRM)提出的用人字型切槽巴西圆盘(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc—CCNBD)测试岩石I型断裂韧度所必需的量纲为一的临界应力强度因子Y*min的精度需要进一步改进。本文对CCNBD试样的Y*min进行了系统的重新标定... 国际岩石力学学会(ISRM)提出的用人字型切槽巴西圆盘(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc—CCNBD)测试岩石I型断裂韧度所必需的量纲为一的临界应力强度因子Y*min的精度需要进一步改进。本文对CCNBD试样的Y*min进行了系统的重新标定,CCNBD的几何参数有效范围为0.44≤αB≤1.04、0≤α0≤0.69、0.4≤α1≤0.8。采用有限单元法对CCNBD做三维数值分析,得到了435种CCNBD试样的Y*min值标定结果;在此基础上全面修正了CCNBD试样Y*min计算公式中u和v的取值表;给出了不用查表直接确定CCNBD试样Y*min值的近似表达式,该表达式计算结果与标定结果的相对误差绝对值在1.87%以内。对于ISRM建议的CCNBD标准试样的Y*min值:ISRM标定值0.84比本文结果0.957小12.2%;分片合成法标定值0.947比本文结果小1.0%;子模型法标定值0.943比本文结果小1.5%。本文特别强调了任何CCNBD试样Y*min的取值必须在它对应的上限和下限所限定的范围内,这一要求对判断Y*min标定值是否合理是很重要的。 展开更多

关键词 人字型切槽巴西圆盘(CCNBD) 量纲为一的临界应力强度因子 I型断裂韧度 有限元法 宽范围标定

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塑性区阻止效应对三维裂纹应力强度因子的影响研究 被引量：3

5

作者 谢伟 黄其青 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期585-588,共4页

在应用片条合成法计算三维裂纹尖端应力强度因子基础上,推导了在小范围屈服情况下考虑塑性区影响时三维裂纹尖端应力强度因子的求解公式,讨论了塑性区大小对裂尖应力强度因子的影响,其中重点考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应.通过对结... 在应用片条合成法计算三维裂纹尖端应力强度因子基础上,推导了在小范围屈服情况下考虑塑性区影响时三维裂纹尖端应力强度因子的求解公式,讨论了塑性区大小对裂尖应力强度因子的影响,其中重点考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应.通过对结果进行分析和讨论,给出可供工程应用参考的依据.计算结果表明,在考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应后,大多数情况下塑性区修正使应力强度因子比未考虑塑性区修正的应力强度因子要小7%～30%. 展开更多

关键词 片条合成法 三维裂纹 应力强度因子 塑性区 小范围屈服 阻止效应

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宽广吸力范围非饱和土剪切强度试验研究及其预测 被引量：4

6

作者 牛庚 朱晓凤 +3 位作者 李俊星 吕梦缘 安荔琪 陈子晗 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3349-3359,共11页

以弱膨胀土为试验材料,开展了宽广吸力范围内非饱和土的持水和强度特性试验研究,并提出适用于宽广吸力范围的非饱和土强度模型。结果表明,在广吸力范围内,应力−应变曲线随吸力增加而增高,在低吸力范围呈现应变硬化,在高吸力范围呈现应... 以弱膨胀土为试验材料,开展了宽广吸力范围内非饱和土的持水和强度特性试验研究,并提出适用于宽广吸力范围的非饱和土强度模型。结果表明,在广吸力范围内,应力−应变曲线随吸力增加而增高,在低吸力范围呈现应变硬化,在高吸力范围呈现应变软化。低吸力范围,试样呈现剪缩变形;高吸力范围,试样在轴向应变2%处开始呈现剪胀趋势。此外,提出一种区分吸附水和毛细水的土−水特征曲线模型,并假设吸力引起的强度增强部分主要由毛细水决定。将有效应力系数用毛细水饱和度替代,并代入Bishop非饱和土强度公式,利用不同类型土剪切强度的实测数据和文献中剪切强度模型对比,表明该强度模型可以很好地描述宽广吸力范围内的非饱和土强度。 展开更多

关键词 非饱和土 剪切强度 土-水特征曲线 有效应力系数 宽广吸力范围

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应力比对ST12低碳钢疲劳裂纹扩展速率的影响 被引量：3

7

作者 刘虎 龚宇 +1 位作者 张超 康宏彬 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期25-27,32,共4页

在不同应力比(R=0.2,-0.3,-1)下对ST12低碳钢板进行疲劳裂纹扩展速率测试,采用Newman裂纹闭合模型分析得到了以有效应力强度因子范围进行表征的裂纹扩展速率曲线。结果表明:不同应力比下ST12低碳钢板的疲劳裂纹扩展速率均随着裂纹长度... 在不同应力比(R=0.2,-0.3,-1)下对ST12低碳钢板进行疲劳裂纹扩展速率测试,采用Newman裂纹闭合模型分析得到了以有效应力强度因子范围进行表征的裂纹扩展速率曲线。结果表明:不同应力比下ST12低碳钢板的疲劳裂纹扩展速率均随着裂纹长度的增加而增大;当应力强度因子范围一定时,裂纹扩展速率随着应力比的增加而增大;ST12低碳钢断裂时的应力强度因子范围随着应力比的增加而降低;以有效应力强度因子范围表征裂纹扩展速率时,不同应力比下的裂纹扩展速率曲线基本一致,裂纹闭合是导致不同应力比下裂纹扩展速率差异的主要原因。 展开更多

关键词 ST12低碳钢板 裂纹扩展 裂纹闭合 有效应力强度因子范围

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应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响 被引量：3

8

作者 许天旱 王荣 +3 位作者 冯耀荣 雒设计 王党会 杨宝 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期79-84,共6页

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围ΔK值具有显著的影响。随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显... 利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围ΔK值具有显著的影响。随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势。当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度ΔK作为裂纹扩展的主导驱动力。当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征。 展开更多

关键词 K55套管钻井钢 应力比R 疲劳裂纹扩展性能 应力强度因子范围ΔK 断口形貌

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2124铝合金全范围裂纹扩展速率表达式 被引量：7

9

作者 严芳芳 王泓 +1 位作者 张建国 刘小山 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2011年第16期34-36,共3页

研究了2124铝合金TL取向不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为、疲劳裂纹扩展门槛值,并计算了不同应力比下的临界应力强度因子。分析了应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响,并用有效应力强度因子和有效门槛值对全范围裂纹扩展速率表达式进行修正... 研究了2124铝合金TL取向不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为、疲劳裂纹扩展门槛值,并计算了不同应力比下的临界应力强度因子。分析了应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响,并用有效应力强度因子和有效门槛值对全范围裂纹扩展速率表达式进行修正,得到了描述2124铝合金TL取向疲劳裂纹扩展全范围的表达式。该公式能够很好表征不同应力比下2124铝合金TL取向的疲劳裂纹扩展行为。 展开更多

关键词 疲劳裂纹扩展速率表达式 2124铝合金 应力比 有效应力强度因子 门槛值

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残余应力对激光修复紧凑拉伸试件疲劳性能的影响 被引量：1

10

作者 王琪 蒋玮 +1 位作者 王杰 李银银 《热加工工艺》 北大核心 2020年第4期11-16,共6页

以304不锈钢制作的含裂纹紧凑拉伸试样为研究对象,开展了裂纹尖端激光修复实验研究。基于热力顺序耦合有限元方法,模拟了激光作用后裂纹尖端修复区残余应力的分布情况,并分析了裂纹扩展对应力重分布和塑性区尺寸的影响;同时,得到了考虑... 以304不锈钢制作的含裂纹紧凑拉伸试样为研究对象,开展了裂纹尖端激光修复实验研究。基于热力顺序耦合有限元方法,模拟了激光作用后裂纹尖端修复区残余应力的分布情况,并分析了裂纹扩展对应力重分布和塑性区尺寸的影响;同时,得到了考虑残余应力影响的应力强度因子,并由此建立了改进的裂纹扩展速率预测模型以评价修复试件的疲劳性能。最后通过开展疲劳裂纹扩展实验验证了本文模型的有效性。结果表明,裂纹尖端激光修复会使修复区产生残余拉应力,裂纹的扩展会使残余应力场重新分布,并减小裂纹尖端的塑性区尺寸。残余拉应力的存在会增大试件所受载荷的有效应力比,提高疲劳裂纹扩展速率,降低构件的疲劳寿命。 展开更多

关键词 激光修复 残余应力 应力强度因子 有效应力比 疲劳裂纹扩展速率

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变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法 被引量：16

11

作者 黄小平 韩芸 +2 位作者 崔维成 万正权 卞如冈 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第1期89-97,共9页

船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤。检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处。因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作... 船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤。检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处。因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作用下表面裂纹扩展规律对船舶与海洋结构物的寿命预测是十分重要的。本文讨论了裂纹闭合及开口比的计算,在Newman有效应力强度因子计算方法的基础上,提出了考虑因素更全面的有效应力强度因子幅计算式以及变幅载荷作用下船舶与海洋结构物典型焊接接头疲劳裂纹扩展寿命预测模型。 展开更多

关键词 表面裂纹 焊接接头 裂纹闭合 有效应力强度因子 疲劳寿命预测 变幅载荷 船舶 海洋结构物

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MY准则解析复合型裂尖塑性区 被引量：3

12

作者 章顺虎 王晓南 +2 位作者 侯纪新 王心怡 刘敏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期423-429,7,共7页

首次以MY(平均屈服)准则对I-II复合型裂纹在小范围屈服下的裂尖塑性区进行了分析,分别获得了平面应力和平面应变状态下塑性区尺寸的解析解。这两解表明,塑性区尺寸是材料屈服强度、应力强度因子、极角θ的函数。与Tresca准则、TSS屈服... 首次以MY(平均屈服)准则对I-II复合型裂纹在小范围屈服下的裂尖塑性区进行了分析,分别获得了平面应力和平面应变状态下塑性区尺寸的解析解。这两解表明,塑性区尺寸是材料屈服强度、应力强度因子、极角θ的函数。与Tresca准则、TSS屈服准则获得的解以及Mises解比较表明:Tresca准则预测塑性区上限,TSS屈服准则预测塑性区下限,MY准则预测的塑性区居于Tresca与TSS塑性区之间,逼近Mises解。另外,文中讨论了平面应力和平面应变状态下裂纹尖端的开裂问题,结果表明:当裂纹角β=π4时,平面应力状态下裂纹沿0-θ=0.2952π方向开裂;平面应变状态下裂纹沿0-θ=0.3188π方向开裂。 展开更多

关键词 MY准则 复合型裂纹 裂尖塑性区 小范围屈服 应力强度因子

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含双周期裂纹群弹性板的弱化问题 被引量：4

13

作者 王庚荪 袁建新 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第S1期37-50,共14页

应用隔离分析与叠加原理，研究了沿一个方向共线的双周期裂纹群的相互作用，提出了一种新的近似解法，将裂纹尖端应力强度因子及裂纹表面间断位移用解析或半解析的式子直接表达出来，进而求出双周期裂纹板的有效弹模及柔度矩阵，算法简... 应用隔离分析与叠加原理，研究了沿一个方向共线的双周期裂纹群的相互作用，提出了一种新的近似解法，将裂纹尖端应力强度因子及裂纹表面间断位移用解析或半解析的式子直接表达出来，进而求出双周期裂纹板的有效弹模及柔度矩阵，算法简单，结果精确，是一种处理双周期裂纹群问题的有效方法。 展开更多

关键词 双周期裂纹 弹性板 应力强度因子 间断位移 有效弹模 柔度矩阵

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随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展(英文) 被引量：1

14

作者 张剑波 黄小平 +1 位作者 卞如冈 万正权 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第6期94-101,共8页

船舶等许多工程结构在服役过程中的受载荷历程是一个随机过程。而变幅载荷下的载荷相互作用对疲劳裂纹扩展寿命将产生显著的影响。因此研究随机载荷作用下的裂纹扩展及定量计算对船舶结构的疲劳寿命预测的可靠性是十分重要的。该文提出... 船舶等许多工程结构在服役过程中的受载荷历程是一个随机过程。而变幅载荷下的载荷相互作用对疲劳裂纹扩展寿命将产生显著的影响。因此研究随机载荷作用下的裂纹扩展及定量计算对船舶结构的疲劳寿命预测的可靠性是十分重要的。该文提出了一个基于有效应力强度因子,以应力比和裂纹尖端塑性区尺寸为主要参数的随机载荷作用下疲劳寿命预测模型。该模型用于预测几种载荷谱作用下的裂纹扩展试验,结果表明预测结构和实验结果符合得很好。 展开更多

关键词 船舶结构 随机载荷 裂纹闭合 有效应力强度因子幅 疲劳寿命预测

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0Cr18Ni9不锈钢的高温疲劳裂纹扩展规律 被引量：1

15

作者 陈立杰 陈勃 +1 位作者 刘建中 胡本润 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期298-302,共5页

研究奥氏体不锈钢0Cr18Ni9在高温(550℃)下的疲劳裂纹扩展规律。测试采用标准CT(compact tension)试样,最大载荷范围为6.5 kN～14 kN,应力比为0.1(室温)和0.05(550℃)。裂纹扩展过程通过QUESTAR长焦距显微镜直接观测,同时采用COD(crack ... 研究奥氏体不锈钢0Cr18Ni9在高温(550℃)下的疲劳裂纹扩展规律。测试采用标准CT(compact tension)试样,最大载荷范围为6.5 kN～14 kN,应力比为0.1(室温)和0.05(550℃)。裂纹扩展过程通过QUESTAR长焦距显微镜直接观测,同时采用COD(crack opening displacement)规记录加载线位移。由于在高温条件下,测试终止时试样的裂纹前缘呈明显弧形,故此给出实测表面处裂纹长度有效值的修正方法。对高温疲劳裂纹扩展问题,采用应力强度因子范围ΔK作为裂纹扩展驱动力参数,同时考虑高ΔK和低ΔK值对裂纹扩展规律的影响,得到0Cr18Ni9不锈钢在550℃下的疲劳裂纹扩展规律表征模型,给出裂纹扩展率的上限结果。 展开更多

关键词 疲劳裂纹扩展 0CR18NI9 高温 应力强度因子范围

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过载作用下两种疲劳裂纹扩展模型的比较(英文) 被引量：1

16

作者 徐晓冬 崔维成 黄小平 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第3期263-271,共9页

文章改进了一种疲劳裂纹扩展模型,将原来的模型描述范围扩展到疲劳裂纹扩展的第三个阶段,并给出了一种确定模型中β值的方法。文中还将该模型与另外一种双参数疲劳裂纹扩展模型进行了比较,两种模型都通过7075-T6铝在过载作用下的疲劳试... 文章改进了一种疲劳裂纹扩展模型,将原来的模型描述范围扩展到疲劳裂纹扩展的第三个阶段,并给出了一种确定模型中β值的方法。文中还将该模型与另外一种双参数疲劳裂纹扩展模型进行了比较,两种模型都通过7075-T6铝在过载作用下的疲劳试验数据进行了验证。最后,给出了比较结果,以及对两种模型应用的建议。 展开更多

关键词 疲劳裂纹扩展 过载 等效应力强度因子范围 疲劳韧性

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含裂纹铝合金板单面修补结构疲劳裂纹扩展分析 被引量：5

17

作者 王跃 熊玉平 +1 位作者 赵霞 包利贞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期865-871,共7页

为了研究单面修补结构疲劳裂纹的扩展规律,进行了玻璃纤维/环氧树脂复合材料单面修补含裂纹铝合金板的疲劳试验,并建立了基于斜裂纹前沿(UCF,Uniform Crack Front)和基于垂直裂纹前沿(SCF,Skew Crack Front)的三维有限元模型。利用数理... 为了研究单面修补结构疲劳裂纹的扩展规律,进行了玻璃纤维/环氧树脂复合材料单面修补含裂纹铝合金板的疲劳试验,并建立了基于斜裂纹前沿(UCF,Uniform Crack Front)和基于垂直裂纹前沿(SCF,Skew Crack Front)的三维有限元模型。利用数理统计方法和有限元模型得到了不同裂纹长度时的有效应力强度因子(ESIF,Effective Stress Intensity Factor)值,采用应力强度因子修正法从疲劳试验结果中获得了修补结构不同裂纹长度时应力强度因子(SIF,Stress Intensity Factor)值Kexp,并使用有限元模型的ESIF值和Kexp预测了修补结构的疲劳寿命。通过分析得到以下结论:同基于UCF有限元模型相比,基于SCF有限元模型的ESIF更接近于Kexp。在预测疲劳寿命时,基于UCF有限元模型预测结果误差较大,与试验中值寿命的最大误差可达到19%;而基于SCF有限元模型各ESIF预测结果与试验中值寿命的误差都在6%之内,与试验结果一致性较好。 展开更多

关键词 斜裂纹前沿 垂直裂纹前沿 有限元模型 有效应力强度因子 疲劳寿命 疲劳裂纹扩展

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