跨中带裂纹三点弯曲梁动态应力强度因子的权函数法研究

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权函数方法简化了应力强度因子的求解过程,权函数的一个重要特征是其仅取决于裂纹体的几何特征,如果已知裂纹体的权函数可以求解任何载荷作用下的应力强度因子。发展经济、简单的方法,在工程上解决复杂的裂纹问题具有很好的应用前景。   本文采用权函数方法研究三点弯曲裂纹(张开型)梁在冲击载荷下的动态应力强度因子,首先选用均布载荷和线性分布载荷作为两种参考载荷,由它们作用下的应力强度因子,得到了带边裂纹梁的权函数;然后,根据振动理论推导出无裂纹梁的动应力响应,最后由权函数的思想导出动态应力强度因子公式,并且研究动态应力强度因子的随裂缝长度变化规律性。   为了便于比较本文公式的准确性,同时采用ANSYS软件进行了有限元数值计算。在二维模型中,分别建立了三点弯曲梁的有限元分析模型。针对不同的三点弯曲试样尺寸,分别进行数值计算,得到各自的裂纹张开位移。在不同时刻的应力强度因子与裂纹张开位移之间的关系可以通过计算得到。并把两种数值计算结果进行对比表明,本文建立的动应力强度因子方法是一种计算精度较好的简便的方法。   载荷加载速率对动态应力强度因子的影响很大。基于目前的研究,本文还深入研究材料断裂的动态应力强度因子同加载速率之间的关系。编制了计算程序,计算了几个实例。
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