基于近场动力学的二维疲劳裂纹扩展模型

发布时间：2024-11-03 02:32

　　 为模拟二维疲劳裂纹的扩展,建立了一种基于普通态基近场动力学的疲劳裂纹扩展模型.首先,在普通态基近场动力学模型的基础上,利用动态松弛算法得到最大循环载荷下键的应变值,并通过计算物质点的平均键应变值确定裂纹尖端位置及损伤区域.然后,在模拟过程中设置循环断键数,当损伤区域内的断键数达到循环断键数时,更新键的应变值并进行下一轮运算.最后,分别通过模拟紧凑拉伸试样和中心斜裂纹板的疲劳裂纹扩展来验证模型的有效性.结果表明,设置合适的循环断键数后,模型计算效率得到提高,且能获得精细的裂纹扩展路径和准确的裂纹扩展速率,所得裂纹扩展路径及a-N曲线均与试验结果一致.

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【部分图文】：

式中,t为力标量态;M=(ξ+η)/(|ξ+η|)为单位方向矢量态.分别定义加权因子m、膨胀标量态函数θ和偏量态ed为

式中,a为裂纹长度;εcore为核心键的循环应变,核心键是裂纹尖端附近应变最大的键,如图2所示(图中只显示与裂纹路径垂直且对称的键);参数β表示几何形状对应变分布的影响.在断裂力学中,疲劳裂纹扩展的Paris公式为

为分析循环断键数对模拟结果的影响和验证PD疲劳模型的有效性,对文献[14]中ADB610钢的CT试样疲劳裂纹扩展进行模拟.在板厚为20mm的ADB610钢板上截取形状相同的7个CT试样,裂纹尖端平行于钢板轧制方向,试样尺寸如图4所示,长度W=50mm,厚度B=12.5mm.....

为进一步验证PD疲劳模型对二维疲劳裂纹扩展的模拟效果,对文献[15]中斜裂纹板的疲劳裂纹扩展进行模拟.如图7所示,平板尺寸为300mm×100mm×2mm,中心有一穿透斜裂纹,裂纹长度为10mm,与垂直中心线的夹角为60°,U和V分别为左右两侧裂纹尖端,材料为2024-T....

本文编号：4010542