应力集中系数

摘要： 疲劳是结构件失效的原因之一,在实际工程中,加工表面形貌对结构件的疲劳寿命有着重要的影响。粗糙表面的应力集中系数是表征加工表面形貌对疲劳性能影响的重要参数,但该参数的应用中存在主观因素误差和环境设备精度影响两个问题。为此,提出了一种基于傅里叶变换的粗糙表面应力集中系数建模方法,对测得的曲线进行重构、滤波去噪。通过构造曲线与有限元仿真结果对比验证了方法的有效性,同时与其他方法的优化结果进行横向对比验证了方法的优越性,最后通过疲劳试验验证了方法的稳定性。

摘要： 为准确预测钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳寿命,提出一种基于热点应力的疲劳评估方法。该方法采用全桥多尺度三维有限元模型计算节点热点应力幅,并进行回归分析得到钢管混凝土节点的热点应力幅S~N曲线。基于该方法对一座已建成的钢管混凝土桁式拱桥进行节点疲劳评估。结果表明:疲劳易损部位位于1/4跨附近的拱肋上弦节点,起始裂纹位于节点主管表面的冠点处;采用《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)中的疲劳荷载计算模型Ⅱ和疲劳荷载谱计算得到的疲劳寿命分别为20210049次和27311265次,采用疲劳荷载谱计算时多车效应纵向修正为14.9%;采用《公路钢结构桥梁设计规范》预测的节点疲劳寿命偏低,导致设计偏于保守。

摘要： 为了研究齿轮点蚀坑三维形貌对齿面应力集中的影响,利用有限元方法,分析了不同形貌的点蚀坑对轮齿应力集中系数的影响。然后以椭球点蚀坑为研究对象,通过改变椭球点蚀坑长、宽、深尺寸,分析了不同长宽比、深宽比变化对应力集中系数的影响,并建立了椭球点蚀坑应力集中系数随三维尺寸变化时的近似计算模型。根据某齿轮接触疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,分析讨论了点蚀坑尺寸变化对齿轮应力集中系数的影响规律。结果表明:点蚀坑基本尺寸相同的情况下,齿面上椭球坑应力集中最明显,其次是圆锥坑、五角锥坑、三角锥坑;应力集中系数随椭球坑深宽比和长宽比的增大而增大。

摘要： 为研究公路桥梁组合跨度结构锚固区的应力-应变状态,文章采用LIRA程序建立有限元模型,对公路桥梁组合跨度结构锚固区的应力集中系数进行数值研究,并分析了法向应力沿跨度结构高度和长度分布的性质。所获得的系数可用于现有桥梁设计的耐久性和强度计算,也可用于确定桥梁结构的剩余寿命以及预测其使用寿命。

摘要： 建立了孔的二次挤压强化疲劳仿真模型,探究孔壁表面微观形貌特征对强化孔疲劳性能的影响。采用Abaqus有限元软件及MSC.Fatigue疲劳分析软件,对孔的二次挤压强化过程进行了模拟并计算了强化孔的疲劳寿命。选取孔壁微元,用半椭圆微观缺口代表零件表面微观轮廓,通过有效应力集中系数K修正材料S-N曲线,探究了表面微观轮廓对二次挤压强化孔疲劳性能的影响。结果表明,二次挤压强化后孔壁产生残余压应力层,试验件疲劳寿命得到提高;孔壁微观缺口数目增加可以有效缓解应力集中系数,应力集中系数K与深宽比b/a及间宽比d/(2a)成正相关;二次挤压强化可以降低孔壁表面粗糙度21%~49%,能有效缓解缺口应力集中现象,提高孔的疲劳性能。

摘要： 文章针对吊杆锈蚀后的应力集中系数计算方法展开研究。利用ANSYS软件建立锈蚀吊杆有限元实体模型,并结合已有研究验证其可靠性;设计多种不同锈蚀状态的工况,建立相应的有限元模型,得出不同工况下应力集中系数;采用统计分析方法,得到不同锈蚀状态下应力集中系数的经验公式。采用本文所提出的计算方法,无须建立有限元模型即可快速得到吊杆应力集中系数,便于工程实际运用,为吊杆损伤状态的评价提供理论支撑。

摘要： 为了研究高温后钢筋锈坑的应力分布,通过机械加工来模拟锈蚀钢筋并研究了钢筋在高温后力学性能的变化,最后采用有限元软件计算了模拟锈坑的应力分布.结果表明:对于带有单个模拟锈坑的试件,相同条件下双曲线形锈坑的应力集中系数大于椭圆形锈坑;当模拟锈坑的宽度相同时,其应力集中系数随着深宽比的增大而增大;当经历800°C的高温作用后,模拟锈坑的应力集中系数较常温时下降了10%左右;对于带有2个模拟锈坑的试件,锈坑夹角在30°~90°时的应力集中系数明显增加.

摘要： 文章采用ANSYS软件建立精密的有限元锈蚀吊杆模型,选取多组数据,拟合分析锈蚀坑尺寸、锈蚀坑间距、吊杆尺寸与应力集中系数之间的关系公式,并对比有限元计算和公式计算所得的应力集中系数,验证了公式的准确性,为快速计算具有上下两锈蚀坑吊杆的应力集中系数提供参考。

摘要： 泥泵轴端螺纹根部有较严重的应力集中效应,使得螺纹根部局部应力较大,在交变载荷作用下,泵轴易发生疲劳破坏,影响工程进度及经济效益。以某绞吸挖泥船舱内泵的轴端螺纹为研究对象,在ANSYS中建立泵轴端部二维轴对称有限元模型,计算了螺纹根部的局部最大应力及相应的应力集中系数,分析了螺纹根部倒角半径、螺纹牙高、螺距和螺纹位置对应力集中系数的影响。结果表明,应力集中系数随螺纹根部倒角半径的减小而增大;螺纹牙高度对应力集中系数的影响不大,可忽略;应力集中系数和螺距线性正相关;适当增大螺纹与轴肩间距有利于减小应力集中系数。本文计算所得应力集中系数可用于修正材料的S-N(应力-寿命)曲线,从而提高泵轴疲劳寿命预报的精确度,各因素的影响规律可为泵轴结构优化设计提供参考。

摘要： 现代航空发动机轮盘工况复杂,常常在榫槽、通气孔、螺栓孔等几何不连续处遭受破坏.这些几何不连续性特征可以视为广义的缺口,为了分析缺口附近几何特征尺寸对航空发动机轮盘复杂结构件抗拉强度的影响规律,基于典型盘用合金GH4169设计了双边缺口平板试样、双边不等缺口平板试样、不等厚双边缺口平板试样以及不等厚双边不等缺口平板试样进行试验研究.试验结果表明:缺口平板试样的应力集中系数与缺口抗拉强度存在一定的相关性,缺口抗拉强度无量纲化常数与应力集中系数的试验数据点存在一定的分布规律,二者的拟合曲线能很好地描述试验结果分布规律.包括GH4169、GH738和TC11合金等常用航空塑性金属材料在内的缺口平板试验数据点落在拟合曲线±10％以内的分散带内.

摘要： 本文以某型低速柴油机曲轴为研究对象,根据有限元建模相关要求,运用有限元模型前处理软件对其进行网格划分,并提出了通过应力梯度的标准对曲拐过渡圆角处的网格质量进行评判,然后采用单位应力法计算了曲拐过渡圆角处的弯曲应力集中系数和扭转应力集中系数,为曲轴的设计校核提供了参考依据.

摘要： 钢管混凝土桁架连接节点构造复杂,焊缝区域应力集中程度高,是疲劳易损部位.根据钢管混凝土桁架两种主要节点构造形式,焊接管节点和管-板焊接节点,利用ANSYS有限元软件分别建立了K型相贯节点、管-板节点和扫把型节点空间模型,基于国际焊接协会(IIW)和挪威船级社(DNV)提出的热点应力计算方法,完成节点连接焊缝处,热点应力的数值分析.讨论了主管受拉,支管在典型荷载作用下,三种焊接节点焊趾处的热点应力集中系数.研究结果表明,管节点剪应力幅很小,正应力集中系数较大;管-板节点应力集中程度低,最大热点应力集中出现在管-板节点节点板端部;扫把型节点应力集中程度与管-板节点接近,但构造相对复杂.管节点造型美观,连接形式灵活,管-板节点焊缝构造简单,依照基于热点应力S-N曲线的疲劳性能评估方法,钢管混凝土桁架结构采用管-板节点时,具有较好的抗疲劳性能.

摘要： 弱界面复合材料受到横向拉伸时,界面会在材料失效前发生脱粘,材料横向拉伸强度甚至远低于纯基体拉伸强度,宏观力学理论一般将其解释为界面破坏后阻碍了组份材料间之间的应力传递.本文将从界面脱粘加剧基体中应力集中的角度说明弱界面复合材料受横向拉伸时的破坏过程,定义考虑界面裂纹的应力集中系数,结合桥联模型预测弱界面复合材料的偏轴拉伸强度并与实验值进行对比.

摘要： 焊接管节点在承受循环荷载作用时在焊趾部位会萌生裂纹,裂纹的扩展会最终导致管节点发生疲劳失效.评价管节点疲劳失效常用S-N曲线法,该方法是通过计算焊趾部位的热点应力幅来评估节点的疲劳寿命.在计算管节点热点应力幅时,需要用到一个参数:应力集中系数(SCF).本文采用实验测试的方法研究了T型、Y型和K型管节点在承受轴力作用下的SCF,实验结果表明:沿着焊缝周围SCF的分布规律受节点几何参数影响,其峰值应力位置并不固定,从而表明疲劳失效有可能沿着焊缝周围的某个范围内任何位置处产生,而并非在固定位置发生疲劳失效.

摘要： 焊接管节点的疲劳寿命主要由焊趾处热点应力幅大小确定,热点应力幅通常通过节点焊接部位的应力集中系数来计算.管节点应力集中系数大小通常认为由载荷类型以及节点几何参数确定.通过对承受轴力作用的T节点的有限元分析,研究了主管端部应力大小对T节点焊缝周围应力分布的影响,进而得到了主管应力对T节点应力集中系数大小的影响.通过有限元分析发现:主管应力大小会明显改变主管焊趾处应力状况,包括应力分布形式以及应力集中系数大小;但是主管应力对支管焊趾处应力分布以及应力集中系数大小基本无影响.

摘要： 为探索疲劳试验过程中试件应力集中系数与磁记忆信号的关系,以45钢为试验材料,制备不同应力集中系数试件进行拉拉疲劳试验.分别采集不同疲劳周次时试件表面磁记忆信号的法相分量Hp(y)及切向分量Hp(x),并提取两者的特征参量进行分析.结果表明:疲劳试验过程中,不同应力集中系数试件表面Hp(y)信号梯度值的变化规律相似,但是梯度幅值不同;Hp(x)信号峰值的变化规律及特征与Hp(y)信号梯度值的相同;Hp(y)信号梯度值及Hp(x)信号峰值均可用于区分试件的应力集中系教.

摘要： 以新疆某矿I1采区回采巷道为研究背景,基于FLAC有限差分软件,对比分析了回采巷道有支护和无支护时的塑性区范围、应力和位移变化规律;对顶板中点和右帮中点分别进行了竖向位移监测和水平位移监测,对比分析不同锚杆布置参数条件下围岩位移变化量;对应力集中系数和围岩位移进行了无量纲化处理,得到综合评价指标.综合FLAC数值模拟结果和综合评价指标,得出了最优锚杆布置参数,可为现场回采巷道的掘进和维护提供参考.

摘要： 疲劳工况是海洋石油平台设计的控制因素之一,目前的平台设计多采用谱疲劳进行疲劳分析,规范中对弦杆长度计算没有明确规定.论文针对T型节点,在不同弦杆长度下,对应力集中系数(SCF)结果进行了研究并得出结论,弦杆长度的计算对SCF值有很大影响.弦杆长度越长SCF值越大,越短SCF值越小;SCF值的大小对平台疲劳结果有3次方的影响.在判断疲劳结果时,弦杆长度的计算和SCF值大小合理性的计算和判断对疲劳结果有着很大影响.本文的研究为以后疲劳设计时增加节点寿命提供了一种思路,通过合理地减小弦杆长度来减小SCF值,以提高疲劳寿命。

摘要： 钢管混凝土桁架是一种新型的组合结构,在高周循环荷载作用下其焊接节点的疲劳是一个新课题.本文介绍了近年来同济大学在钢管混凝土桁架焊接节点疲劳性能方面的研究进展,涉及圆支管-圆主管桁架节点、圆支管-方主管桁架等一些节点型式的热点应力分布测试、有限元数值分析、应力集中系数计算公式、疲劳试验等研究内容和成果.研究表明与相同几何参数的同类型的钢管节点相比,钢管混凝土节点具有较低的应力集中程度,进而具有更高的疲劳强度.

摘要： 桥联理论（Bridging Model）可准确给出纤维和基体中的内应力，但复合材料强度的计算还取决于基体的现场强度。由于单层板横向强度远低于基体的原始强度，表明添加纤维后导致基体现场强度大幅降低。通过确定在基体中添加纤维后引起的横向应力集中系数，将基体的现场横向拉压强度定义为原始拉压强度除以该应力集中系数，再选取Tsai-Wu 判据控制基体的破坏。应用于“Failure Olympics”考题分析，完全基于组织者提供的原始组份材料性能数据计算得分高于参评精度最高的宏观力学强度理论得分近10个百分点。

摘要： 本发明公开一种锈蚀吊杆应力集中系数的计算方法，考虑到吊杆上锈蚀坑的半径r、锈蚀坑的深度d以及吊杆直径D同锈蚀吊杆应力集中系数K之间的函数关系式，通过建立模型、基于模型计算得到多组应力集中数据，对数据进行拟合，进而得到锈蚀吊杆应力集中系数K的表达式。该表达式可代替有限元法来求得具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数，简化对具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数的计算，为后续工程中具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数提供了一种快速方法，避免采用有限元法计算耗时且复杂的问题，节约了时间成本。

摘要： 本发明公开一种具有上下两锈蚀球坑的吊杆应力集中系数的计算方法，其特征在于，考虑到吊杆上两锈蚀坑的间距L、吊杆上锈蚀坑的半径r、锈蚀坑的深度d以及吊杆直径D同锈蚀吊杆应力集中系数K之间的函数关系式，通过建立模型、基于模型计算得到多组应力集中数据，对数据进行拟合，进而得到锈蚀吊杆应力集中系数K的表达式。该表达式可代替有限元法来求得具有上下两锈蚀坑的锈蚀吊杆应力集中系数，从而简化该种锈蚀吊杆应力集中系数的计算，为后续工程中求具有上下两锈蚀坑的锈蚀吊杆应力集中系数提供了一种快速简便的方法，解决了采用有限元法计算耗时且复杂的问题，节约了时间成本。

摘要： 本发明提供一种保证应力集中系数不小于3的外物损伤缺口标定方法。首先对叶片预制FOD缺口，利用三维光学扫描系统对FOD损伤进行三维重构，建立FOD损伤模型。三维重构逆向得到的带有FOD的叶片模型进行有限元分析，计算得到其应力集中系数，记录损伤典型尺寸对应应力集中系数值。使用程序语言搭建神经网络模型，以损伤尺寸作为神经网络的输入，应力集中系数作为神经网络的输出，循环迭代进行神经网络模型的训练。并通过训练后的网络标定该型叶片Kt＝3对应的损伤尺寸。在对该型叶片的抗FOD能力进行考核时，即可按照标定的损伤尺寸，利用空气炮法或机加工缺口法在叶片前缘预制FOD缺口。

摘要： 本发明公开了一种面外弯矩荷载下管节点应力集中系数峰值计算方法及应用，涉及土木及海洋工程钢管结构疲劳安全评价技术领域，工程上多采用基于热点应力的S‑N曲线法开展疲劳设计，因此准确地预测出管节点应力集中系数是进行疲劳设计的重要依据。目前尚缺乏三平面Y型管节点的应力集中系数计算公式。为解决此问题，本发明建立了具有不同几何参数的三平面Y型管节点数值模型库，通过计算及分析提出了针对面外弯矩荷载作用下三平面Y型管节点的应力集中系数峰值计算公式。该公式完善了空间管节点应力集中系数计算体系，为采用基于热点应力的S‑N曲线法开展三平面Y型管节点疲劳安全评价提供了一种便捷且可靠的方法。

摘要： 本发明公开了一种轴力荷载作用下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计算方法及应用，属于土木及海洋工程钢管结构疲劳安全评价技术领域。工程上多采用基于热点应力的S‑N曲线法开展疲劳设计，因此准确地预测出管节点应力集中系数是进行疲劳设计的重要依据。目前尚缺乏三平面Y管节点的应力集中系数计算公式。为解决此问题，本发明建立了具有不同几何参数的三平面Y型管节点数值模型库，通过计算及分析提出了三平面Y型管节点受荷载平面应力集中系数峰值计算公式。该公式完善了空间管节点应力集中系数计算体系，为三平面Y型管节点疲劳安全评价提供了一种便捷且可靠的方法。

摘要： 本发明公开了一种面内弯矩荷载下管节点应力集中系数峰值计算方法及应用，涉及节点应力计算技术领域。具体步骤包括如下：获取几何参数，所述几何参数包括：弦杆长细比α，弦杆径厚比γ，撑‑弦杆直径比β，弦杆壁厚比τ，撑–弦夹角θ；根据所述几何参数，计算三平面管节点弦杆和撑杆应力集中系数峰值。本发明创造性的提出了三平面Y型管节点受荷载平面应力集中系数峰值计算方法及计算公式，可以在面内弯矩荷载作用下准确计算三平面Y型管节点应力集中系数峰值，为三平面Y型管节点疲劳安全评价提供了一种便捷且可靠的方法。

摘要： 本发明公开了一种Y型管节点应力集中系数计算方法、装置及可存储介质，其中方法包括：考虑所述Y型管仅由所述第一平面承受扭矩荷载的情况；在所述Y型管具有不同几何参数的条件下，建立多个所述Y型管节点在所述第一平面的应力集中系数计算模型；将所述扭矩荷载的条件仿真施加在多个所述计算模型上，统计各个模型的计算结果并对所述计算结果进行参数敏感性分析；根据参数敏感性分析结果，确定所述上弦杆的一侧及所述弦杆的应力系数峰值，根据所述应力系数峰值进行非线性拟合分析，得到在所述第一平面的应力峰值计算模型，根据该模型获取最终的应力系数峰值；本发明完善空间管节点应力集中系数计算体系。

摘要： 本公开提供了一种结构应力集中系数的确定方法，包括：对结构进行有限元分析，得到结构的应力集中部位的最大应力点；根据最大应力点确定最大应力点的最大主应力及最大主应力方向；根据最大主应力方向确定积分路径及积分路径方向；沿积分路径方向步进并取节点，得到节点的最大主应力值在积分路径上的积分值；获取积分值与积分路径长度的比值，得到结构的应力集中部位的名义应力；获取结构的应力集中部位的最大主应力与名义应力的比值，得到结构的应力集中系数。本公开提供的结构应力集中系数的确定方法，可以规避人为选择结构失效危险区域的主观性，具有通用性，可以快速、准确地确定结构的应力集中系数，为结构疲劳寿命分析提供基础。

摘要： 本发明公开了三维表面粗糙度应力集中及疲劳缺口系数测量方法与应用，将测量的三维表面粗糙度的几何信息进行数据分析和处理，然后结合边界载荷和材料参数，获得三维表面粗糙度表面各点的应力集中系数及疲劳缺口系数，最后通过显示窗口将数据读取。本发明有益效果在于，可以根据零件实测的三维表面形貌，分析表面形貌各个缺口的应力集中系数及疲劳缺口系数，便于直观定量的评估三维表面形貌的应力状态及其对零件疲劳性能的影响，为产品的强度设计及疲劳性能评估提供了便捷的分析手段。

摘要： 本发明一种构件表面裂纹打磨后应力集中系数的计算方法属于废旧构件可再制造性判断领域，涉及一种废旧构件表面裂纹打磨后应力集中系数的计算方法。该方法中，对构件裂纹打磨后通过大量数据分析，借助有限元技术和经典Inglis公式，又考虑缺口应力集中程度受缺口深度和宽度的耦合作用影响，采用了修正Inglis公式，分别推导出了针对大厚度和小厚度的构件表面缺口应力集中系数计算方法。该方法只需要表面缺口的深度和宽度以及构件厚度，就可以预测对应的应力集中系数。该方法不仅仅适用于叶片结构，也适用于近似为平板的构件，方法计算精度高，误差小，为构件裂纹打磨后的应力集中系数的评估提供高可靠度的参考值。