基于APDL和UIDL联合技术计算三维表面裂纹应力强度因子

发布时间：2022-01-23 17:40

　　工程上常将裂纹看作是半椭圆表面裂纹。由于建立半椭圆表面裂纹的全裂纹有限元模型并非易事,在应用有限元法求解裂纹的应力强度因子时,常取裂纹模型的1/4进行分析。采用模型分块处理方法,利用Ansys软件,联合APDL和UIDL技术进行二次开发,实现通过简单界面操作建立半椭圆表面裂纹的全裂纹模型,并可将全裂纹模型方便地嵌入到实体结构中。使用该建模方法分别求解了中心半椭圆表面裂纹和斜置半椭圆表面裂纹的应力强度因子,与理论解和文献中的求解结果基本一致。表明使用该二次开发建立的全裂纹模型求得的应力强度因子是准确可靠的。该联合开发的建模功能可以用来求解复杂外载和复杂结构的应力强度因子,对工程实际应用有重要的应用价值。 

【文章来源】：机械强度. 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

2-D奇异单元和3-D奇异单元

含半椭圆表面裂纹实体模型的分块如图2所示。图中区域(1)表示无裂纹块;区域(2)表示缓冲区，其尺寸与半椭圆裂纹深度和半长有关;区域(3)表示裂纹影响区，其尺寸与半椭圆裂纹深度和半长有关;区域(4)表示裂纹面，在同一位置处有两个重合的半椭圆平面，用于模拟裂纹的上表面和下表面;粗实线(5)表示裂纹前沿线，呈半椭圆形状;(6)细虚线表示圆环体，用于控制裂纹前沿处的网格划分。裂纹块由裂纹区(圆环体)，裂纹影响区和缓冲区三部分构成，其几何模型的建立流程如图3所示。

几何模型建立流程图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相互作用积分法对有限厚度半椭圆表面裂纹经验公式的精度分析[J]. 侯帅,朱有利,邱骥,孙晓峰.  机械强度. 2018(06)
[2]三维表面裂纹应力强度因子数值计算方法比较[J]. 肖顺,童乐为.  建筑钢结构进展. 2018(03)
[3]基于Franc3D软件的三维裂纹扩展分析与应用[J]. 艾书民,于明,成晓鸣,王建方.  机械强度. 2018(01)
[4]表面裂纹的三维模型及应力强度因子计算[J]. 俞树荣,吴艳萍,荆炀.  兰州理工大学学报. 2017(01)
[5]三维斜置表面裂纹应力强度因子边界元计算及分析[J]. 高文,王生楠,闫晓中.  机械强度. 2013(04)
[6]基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子[J]. 陈景杰,黄一,刘刚.  中国造船. 2010(03)
[7]表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算[J]. 王永伟,林哲.  中国海洋平台. 2006(03)



本文编号：3604853