小裂纹裂尖应力应变场分析及塑性区修正

摘要

在实际工况下，很多构件的整体断裂事故并没有从预期的长裂纹缺陷开始，多是从一些没有注意到的或者忽略的小裂纹缺陷开始的。而针对小裂纹缺陷现有的研究内容非常少，所以本文主要对小裂纹裂尖断裂力学参量进行分析研究，研究内容如下：
　　(1)首先根据弹塑性断裂力学理论对含裂纹缺陷构件分析的尺寸要求，确定本文讨论的试样模型、材料模型和有限元模型；
　　(2)对于含裂纹缺陷构件，裂纹尖端附近的扩展特征与应力应变场有一定的关系，因此为了准确的分析裂纹长度变化时裂尖的扩展特性，以裂纹尖端附近应力强度因子KI恒定为加载条件，对裂纹尖端附近的应力应变场进行数值模拟计算分析；
　　(3)对于含裂纹缺陷构件，裂尖附近的J积分值比较稳定，讨论裂尖附近J积分的变化情况，并结合理论分析其变化情况对裂纹尖端扩展特性的影响；
　　(4)详细讨论研究了小裂纹长度对裂尖塑性区范围的影响特征，并利用有限元计算结果，对幂硬化材料小裂纹裂尖塑性区的解析解提出了修正建议；
　　(5)根据对弹塑性断裂力学的相关理论知识进行分析并结合工程实际问题，可知载荷、材料屈服强度及硬化指数变化对裂纹尖端应力应变状态变化都有一定的影响，所以本文讨论单一参量变化小裂纹尖端附近应力应变场的变化及扩展特性，进一步分析单一参量变化对小裂纹尖端附近塑性区的影响并对其解析解提出修正建议。

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目录

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究内容、方法及技术路线

2裂纹尖端塑性区研究方法分析

2.1有限元模型的确定

2.2裂纹尖端应力应变场分析

2.3裂纹尖端附近J积分值变化情况

2.4裂纹尖端塑性区分析

2.5小裂纹塑性区尺寸修正

2.6本章小结

3载荷变化对裂纹尖端力学参量的影响分析

3.1载荷值变化对裂纹尖端应力应变的影响

3.2载荷变化裂纹尖端J积分的变化情况

3.3载荷变化时裂尖附近塑性区修正

3.4本章小结

4屈服强度变化对裂纹尖端力学参量的影响分析

4.1屈服强度变化对裂纹尖端应力应变的影响

4.2屈服强度变化裂纹尖端J积分的变化情况

4.3屈服强度变化裂尖附近塑性区修正

4.4本章小结

5硬化指数变化对裂纹尖端力学参量的影响分析

5.1硬化指数化对裂纹尖端应力应变的影响

5.2硬化指数化裂纹尖端J积分的变化情况

5.3硬化指数变化裂尖附近塑性区修正

5.4本章小结

6结 论

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录