工程复杂结构三维裂纹断裂特性分析

摘要

本文以现有的片条合成法为基础,发展了一种可用于计算含复杂边界条件结构的三维裂纹应力强度因子的方法——推广的片条合成法,推导了相应的位移协调公式.应用推广的片条合成法,对一般结构表面裂纹的裂尖应力强度因子进行了验证性的分析和讨论,计算结果与Newman解进行对比,趋势合理、精度完全满足工程要求;同时,并分析和讨论了拟合片条位移鉴定点的取法对应力强度因子的影响.计算了具有复杂边界的凸台结构表面裂纹的裂尖应力强度因子,给出可供工程参考的结果和结论.本文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.本文应用组合法思想构造了椭圆孔边单裂纹和双裂纹的权函数,给出了片条合成法求解了含椭圆孔边角裂纹和表面裂纹的应力强度因子的公式,计算了椭圆孔边角裂纹和表面裂纹的应力强度因子,研究了椭圆孔曲率半径对应力强度因子的影响,随着曲率增加,应力强度因子减小.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1断裂力学概论

1.2三维论文研究现状及选题意义

1.3本文主要工作

1.4各章节简介

第二章基本理论

2.1片条合成法基本模型

2.2片条合成法基本原理

2.3竖片有效弹性模量Es的推导

第三章推广的片条合成法

3.1问题的提出

3.2推广的片条合成法基本原理

3.3斜片有效弹性模量Es的推导

3.4积分公式推导

第四章塑性区阻止效应对三维裂纹应力强度因子的影响研究

4.1问题的提出

4.2二维裂纹尖端塑性区大小

4.3 Irwin塑性区修正理论

4.4 Irwin塑性区修正理论的改进

4.5考虑塑性区影响时的片条合成法的应用

4.6考虑塑性区时的积分公式推导

第五章计算分析

5.1推广的片条合成法算例分析

5.2拟合片条位移鉴定点的取法对应力强度因子的影响

5.3考虑塑性区阻止效应影响的算例分析

第六章用片条合成法求解含椭圆孔构件三维裂纹的应力强度因子

6.1问题的提出

6.2二维椭圆孔边无裂纹应力分布

6.3组合法

6.3.1乘法式组合解

6.3.2有限宽板椭圆孔边单裂纹权函数

6.3.3有限宽板椭圆孔边双裂纹权函数

6.4有限宽板含椭圆孔边角裂纹应力强度因子

6.4.1椭圆孔边单裂纹应力强度因子

6.4.2椭圆孔边双裂纹应力强度因子

6.5有限宽板含椭圆孔边表面裂纹应力强度因子

第七章结论和工作展望

7.1结论

7.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声书及原创性声明