基于ANSYS的16MnR钢疲劳裂纹扩展分析

发布时间：2020-10-13 21:18

　　 近些年来，随着工业装置的大型化、复杂化，以及工作条件的苛刻，高强度低合金钢在压力容器中不断被采用，疲劳失效事故明显增加。为此，本文通过试验和ANSYS软件用有限元方法对比研究了16MnR钢的疲劳裂纹扩展速率。主要内容有以下几部分： 首先，介绍了疲劳裂纹扩展和损伤力学的研究进展，以及有限元软件在疲劳断裂学科的发展现状。 其次，基于大型通用有限元软件ANSYS及其开发语言APDL编写16MnR的CT试样疲劳裂纹扩展模型。在该建模过程中，将模型的主要参数用APDL语言编写为界面输入方式，避免由于模型的不同而重复修改程序语句，使建立模型更为方便快捷。 再者，研究中将疲劳裂纹扩展看作是裂纹连续成核的一个过程，利用理想弹塑性模型，计算分析裂纹尖端的弹塑性循环应力应变场，通过增量多轴疲劳准则评估疲劳损伤。针对裂纹尖端应力应变场，编写基于ANSYS结果文件的Fortran语言后处理程序，计算疲劳损伤和预测疲劳裂纹扩展速率。 最后，为了绘制应力强度因子幅与裂纹扩展速率关系曲线，方便与试验结果进行比较，而在每一组裂纹扩展速率图中，都会重复计算不同条件下ΔK，为了减少重复计算的烦琐性，用VC编写计算ΔK的界面程序，可将参数输入直接得到应力强度因子幅的值。 通过实践证明，针对16MnR材料，利用CT试样进行疲劳裂纹扩展模拟，预测疲劳裂纹扩展速率并与试验结果进行对比，从对比结果来看，两者吻合，证实了该方法的可行性。并从计算机模拟结果中比较平均应力对裂纹扩展速率的影响。这一方法对工程中利用有限元方法计算裂纹扩展速率具有重要的实际意义和应用价值。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TG142.15
【部分图文】：

且计算过程中裂纹尖端网格加密区的网格边长越小，在有限元模拟求解过程中发现结果的收敛性越差，故选择0.Ilnln三角形网格作为裂纹尖端处最细的网格，裂纹尖端加密区域外网格按梯度逐渐变粗。模型网格划分后如图4一3、图4一4。图4一4疲劳裂纹扩展模型裂纹尖端网格局部放大图

da/dN=6.673x10一’。(AK)’689(3一4)式中da/dN和吠的单位分别为mm/cycl。和MPa石。图3一 216MnR母材疲劳裂纹扩展曲线

浙江工业大学硕士学位论文图3一 316MnR钢焊缝疲劳裂纹扩展曲线*母材试样数据点一母材疲劳裂纹扩展曲线一焊缝试样数据点一焊缝疲劳裂纹扩展曲线图3一 416MnR钢母材和焊缝疲劳裂纹扩展曲线
【引证文献】

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本文编号：2839716