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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
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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 应力强度因子 计算方法
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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
2
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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高速列车铸钢制动盘表面裂纹应力强度因子分析 被引量:1
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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轮齿多角度裂纹应力强度因子与啮合刚度分析
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作者 邵曾智 穆塔里夫·阿赫迈德 殷润生 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期156-161,共6页
在线性弹性断裂力学中,应力强度因子K是评估材料断裂性能和裂纹扩展行为的关键参数,对研究裂纹的疲劳损伤及预估寿命具有重要意义。使用有限元软件施加不同的力矩对不同初始裂纹角度下的含半椭圆形裂纹的行星齿轮进行数值模拟与分析,进... 在线性弹性断裂力学中,应力强度因子K是评估材料断裂性能和裂纹扩展行为的关键参数,对研究裂纹的疲劳损伤及预估寿命具有重要意义。使用有限元软件施加不同的力矩对不同初始裂纹角度下的含半椭圆形裂纹的行星齿轮进行数值模拟与分析,进而求解出齿根半椭圆形裂纹尖端应力强度因子KⅠ的变化规律。在考虑与实际情况更加吻合的齿廓曲线的情况下,改进刚度算法,使用MATLAB软件进行编程。结果表明,KⅠ随着初始裂纹角度的增大而减小且与载荷呈现线性关系。啮合刚度同样随着初始裂纹角度的增大而减小,且随着齿轮旋转角度的增加这种差异就愈加明显。 展开更多
关键词 应力强度因子 疲劳损伤 初始裂纹角度 啮合刚度
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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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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:5
6
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 线性插值计算方法
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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
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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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广义混合奇异元及应力强度因子分析
8
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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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
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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 弯曲 应力强度因子 岩体 偏置斜裂隙 贯通率
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焊接节点表面裂纹复合型应力强度因子的数值计算研究 被引量:7
10
作者 揭志羽 李亚东 +2 位作者 卫星 杨光 罗平杰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期127-133,共7页
以十字形焊接节点为研究对象,比较ABAQUS、FRANC3D和规范公式计算表面裂纹应力强度因子的结果,验证FRANC3D计算应力强度因子的正确性和高效性。为从数值理论上研究复杂应力场下焊接节点表面裂纹复合型应力强度因子的影响因素,基于FRANC3... 以十字形焊接节点为研究对象,比较ABAQUS、FRANC3D和规范公式计算表面裂纹应力强度因子的结果,验证FRANC3D计算应力强度因子的正确性和高效性。为从数值理论上研究复杂应力场下焊接节点表面裂纹复合型应力强度因子的影响因素,基于FRANC3D建立不同裂纹形状比和焊缝倾斜角度的计算模型。结果表明:随着焊缝倾斜角度的增大,Ⅰ型和Ⅲ型应力强度因子减小,Ⅱ型应力强度因子增大;当焊缝倾斜角度为0°和15°时,裂纹表面点和最深点同时可以忽略Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子的影响;应考虑Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子绝对值对疲劳裂纹扩展的影响。 展开更多
关键词 焊接节 复合型应力强度因子 相互作用积分法 裂纹形状比 焊缝倾斜角度
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用裂纹张开位移计算三点弯曲试样的动态应力强度因子 被引量:9
11
作者 李玉龙 刘元镛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期249-258,共10页
给出了一种由裂纹的动态张开位移计算三点弯曲试样的动态应力强度因子的简单方法。对于两种不同几何尺寸的试样,在三类不同载荷作用下给出了数植算例,并与完全的动态有限元方法的计算结果进行了比较。结果表明:两种方法的计算结果相当... 给出了一种由裂纹的动态张开位移计算三点弯曲试样的动态应力强度因子的简单方法。对于两种不同几何尺寸的试样,在三类不同载荷作用下给出了数植算例,并与完全的动态有限元方法的计算结果进行了比较。结果表明:两种方法的计算结果相当一致。最后,还给出了由测定三点弯曲试样的裂纹张开位移确定试样的动态应力强度因子,最终确定材料动态起裂韧性的方法。 展开更多
关键词 动态 应力强度因子 裂纹 张开位移
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裂纹尖端解析解与周边数值解联合求解应力强度因子 被引量:11
12
作者 苏海东 祁勇峰 龚亚琦 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第6期83-89,共7页
由于裂纹尖端位移和应力分布的复杂性,采用常规数值方法(如有限元法)的插值方式不易获得快速收敛的应力强度因子计算值。基于数值流形方法,提出将裂纹尖端Williams解析解与其周边高阶多项式级数的数值解联合应用以求解应力强度因子的新... 由于裂纹尖端位移和应力分布的复杂性,采用常规数值方法(如有限元法)的插值方式不易获得快速收敛的应力强度因子计算值。基于数值流形方法,提出将裂纹尖端Williams解析解与其周边高阶多项式级数的数值解联合应用以求解应力强度因子的新方法:在裂纹尖端所在网格的结点上采用Williams位移解析级数,并用结点自由度强制约束方式得到裂纹尖端区域的解析级数;在与之相邻的周边网格内将解析级数与多项式级数用形函数连接;给出应变矩阵和刚度矩阵的具体表达式及积分方式;利用数值流形方法的网格与材料边界分离的特性以及不连续覆盖技术,使裂纹可以在网格内穿过,给材料边界(包括裂纹边界)附近的网格划分带来很大的方便;通过典型算例验证了方法的有效性。考虑到Williams级数是对裂纹尖端位移场的最佳逼近,这种新方法相比扩展有限元等其他新方法而言将有更快的收敛性。 展开更多
关键词 应力强度因子 数值流形方法 裂纹尖端Williams解析解 解析解与数值解联合应用
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巷道周边裂纹应力强度因子的实验研究 被引量:4
13
作者 王蒙 朱哲明 曾利刚 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期99-103,共5页
岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的破坏现象,严重影响地下工程的安全施工。岩体裂纹尖端的应力强度因子对岩爆的发生有重要影响。使用一种无损的、全领域的平面应力实验分析技术——光弹性实验技术,通过分析试件的主应力差和主应力... 岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的破坏现象,严重影响地下工程的安全施工。岩体裂纹尖端的应力强度因子对岩爆的发生有重要影响。使用一种无损的、全领域的平面应力实验分析技术——光弹性实验技术,通过分析试件的主应力差和主应力方向,并使用数值方法,讨论了当隧道围岩裂纹角度和荷载变化时,其尖端应力强度因子的变化情况。结果表明:1)在单轴压缩荷载作用下,裂纹尖端的应力强度因子随裂纹倾角的增加而增加,到达60°时开始下降,并且当倾角固定时,随荷载增加而增加;2)在围压作用下,倾角为45°时的裂纹为最不利裂纹,其应力强度因子最大。 展开更多
关键词 巷道周边岩体 裂纹 光弹性实验 应力强度因子
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带裂纹三点弯曲试样的动态应力强度因子分析 被引量:4
14
作者 陈爱军 曹俊俊 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第2期194-201,共8页
提出了计算带单边裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子的新方法.首先由权函数的普遍形式和两种参考载荷下的应力强度因子,得到了带单边裂纹三点弯曲试样的权函数,然后考虑试样的转动惯性和剪切变形,根据振动理论推导出无裂纹梁内的动应力... 提出了计算带单边裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子的新方法.首先由权函数的普遍形式和两种参考载荷下的应力强度因子,得到了带单边裂纹三点弯曲试样的权函数,然后考虑试样的转动惯性和剪切变形,根据振动理论推导出无裂纹梁内的动应力响应和分布,最后由权函数的思想推导出了带裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子公式.通过有限元数值计算,验证了该方法的正确性,结果比较表明公式具有较高的精度.另外,还研究了冲击载荷下三点弯曲试样的动态应力强度因子随裂纹长度和加载速率的变化规律. 展开更多
关键词 裂纹 动态应力强度因子 权函数法 弯曲试样 加载速率
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海洋平台中KK管节点表面裂纹应力强度因子的有限元计算方法 被引量:4
15
作者 邵永波 杜之富 胡维东 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第1期80-88,共9页
海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹。对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算。本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性... 海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹。对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算。本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性断裂力学理论,通过裂纹前缘的位移外推插值法分析了KK节点在轴向力作用下沿着表面裂纹的应力强度因子的分布情况。最后,通过对22个KK节点的模型分析,研究了节点的几何参数和裂纹形状参数对应力强度因子的影响情况。 展开更多
关键词 KK管节 表面裂纹 应力强度因子 有限元网格 线弹性断裂力学 位移外推插值法
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KK管节点中表面带裂纹应力强度因子的数值分析及参数研究 被引量:1
16
作者 杜之富 邵永波 胡维东 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期259-265,共7页
提出一种适用于包含表面裂纹的KK节点的有限元网格分区产生方法。这种方法是根据计算精度的需要,把整个KK节点结构划分为几个不同的子区域,其中每个子区域由不同类型的单元和网格密度组成。对KK节点中表面裂纹的模拟采用五种单元,即六... 提出一种适用于包含表面裂纹的KK节点的有限元网格分区产生方法。这种方法是根据计算精度的需要,把整个KK节点结构划分为几个不同的子区域,其中每个子区域由不同类型的单元和网格密度组成。对KK节点中表面裂纹的模拟采用五种单元,即六面体单元、棱柱单元、四分之一结点的棱柱单元、四面体单元和棱锥单元。采用五种不同类型的单元模拟表面裂纹,可以有效避免裂纹附近单元的过度扭曲,保证计算精度。在提出的有限元模型基础上,采用J积分和位移外推插值两种方法计算KK节点中表面裂纹边缘的应力强度因子值。计算结果发现,两种方法得到的结果非常吻合,从而证明这两种方法在计算KK节点中表面裂纹应力强度因子的可行性。最后,通过对70个KK节点模型的分析计算,研究节点的几何参数以及裂纹形状对应力强度因子的影响。 展开更多
关键词 KK管节 表面裂纹 应力强度因子 J积分 位移外推插值
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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
17
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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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
18
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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三点弯曲梁中折裂纹应力强度因子的有限元分析 被引量:3
19
作者 管大椿 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 1994年第4期19-24,共6页
用奇异等参元研究了三点弯曲梁中偏置折裂纹的应力强度因子。计算表明,用相应斜裂纹来代替折裂纹计算应力强度因子是更合理的。对β=25.5°的斜裂纹首次得出了拟合公式。本文还就缝端单元尺寸与过渡单元尺寸的选取以及联接单... 用奇异等参元研究了三点弯曲梁中偏置折裂纹的应力强度因子。计算表明,用相应斜裂纹来代替折裂纹计算应力强度因子是更合理的。对β=25.5°的斜裂纹首次得出了拟合公式。本文还就缝端单元尺寸与过渡单元尺寸的选取以及联接单元的划分等影响计算结果精度的重要问题作了讨论。 展开更多
关键词 裂纹 应力强度因子 有限元
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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
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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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