残余应力与外加载荷共同作用对裂尖前端应力场的影响

发布时间：2021-08-25 06:48

　　用机械预压缩法在裂纹前端引入残余应力,模拟了残余应力与外加载荷共同作用下CT试样裂尖前端的应力场,对比分析了外加载荷、刚体压缩位置和缺口半径对裂尖前端残余应力重新分布的影响。结果表明,随着外加载荷的增大,残余应力拉压应力峰值均有远离缺口前端的趋势,外加载荷和刚体压缩位置的改变对裂纹尖端周向张开应力几乎没有影响。小的缺口半径会产生更大的张开应力,更容易导致裂纹的起裂和扩展。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(11)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

含缺口CT试样的几何尺寸(W=20 mm,a/W=0.5)

考虑到CT试样的对称性，为节约计算成本和提高模型的网格质量，建立了1/2的有限元分析模型，有限元模型及网格划分如图2(a）所示，整体模型的网格数为20387。x轴方向为裂纹扩展方向，y轴垂直于裂纹扩展方向。模拟过程采用平面应变二维有限元模型，网格选用四节点平面应变单元CPE4。在裂纹前缘区域划分足够精细的网格，较远区域划分较粗糙的网格以提高求解精度、收敛速度并节约计算时间，裂纹前端局部网格划分如图2(b）所示。2 结果及讨论

选用缺口半径r=0.25 mm的一组CT试样，施加P=0.3mm的压缩位移，然后再卸载，以引入残余应力，通过中心孔加载的方式分别施加外加拉伸载荷T=200、400和600N，刚体压缩位置dc=15 mm。图3为CT试样裂纹前端的张开应力分布云图，仅有残余应力存在的情况下，裂纹前端的高应力区较小。残余应力和外加载荷共同作用时，随着外加载荷的增大，张开应力越来越大。图4和图5考察了垂直于裂纹扩展方向的张开应力，分别为残余应力和外加载荷的共同作用对裂纹前端和裂纹圆周方向张开应力的影响。如图4所示，沿试样韧带方向，张开应力先增大至拉应力峰值，然后迅速下降为0，增大至压应力峰值，然后回复为0，再逐渐增大为拉应力。同时外载越大，沿着试样韧带中线张开应力越大，张开应力峰值有远离裂尖的趋势，且拉应力和压应力的峰值差距越小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]压水堆压力容器接管-主管安全端焊接件在高温水中失效案例和相关研究[J]. 李光福.  核技术. 2013(04)
[2]异材焊接件A508/52M/316L在高温水环境中的应力腐蚀破裂[J]. 李光福,李冠军,方可伟,彭君,杨武,张茂龙,孙志远.  金属学报. 2011(07)



本文编号：3361617