国家自然科学基金(50805079)
- 作品数：3 被引量：7H指数：2
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- 三维裂纹端部应力场的三参数描述及等效厚度概念被引量：2
- 2014年
- 传统的二维断裂理论忽略了各种断裂参数的三维厚度效应,将其应用到三维结构的损伤容限设计及评定中具有明显的局限性.另一方面,工程中存在的裂纹通常具有复杂的形状,并且无法直接考虑其对应的厚度.因此,工程中通常采用最保守的平面应变断裂韧性或固定的裂纹扩展速率曲线来描述裂纹的扩展和断裂,这无疑会带来巨大的误差.事实上,在含裂纹的三维结构中,裂尖局部场总是呈现出复杂的三维应力状态,而裂尖复杂的三维应力场对结构的强度起着至关重要的作用.对裂尖三维应力场进行研究、发展三维断裂理论将是解决实际工程问题的必然路径.本文介绍了近年来本研究组有关裂尖场描述体系从二维到三维,从单参数到多参数体系,从线弹性体系到弹塑性以及蠕变理论体系的发展,重点介绍了有关裂尖场三维三参数描述体系的研究进展和基于裂尖三维应力场和约束等效原则发展起来的裂纹的等效厚度概念及其工程应用情况.
- 佘崇民赵军华于培师郭万林
- 关键词：应力场
- 一种基于约束因子的超载迟滞模型被引量：5
- 2011年
- 在常幅载荷中加入一个超载会明显影响后续一段时间裂纹扩展的速率。要准确预测结构在变幅载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命,必须研究超载对裂纹扩展的影响。现有的变幅疲劳裂纹扩展模型大致可分为屈服区模型、经验的裂纹闭合模型和条带屈服模型。条带屈服模型预测较准确但需要数值迭代求解,计算量大,且程序复杂,不利于工程应用;屈服区模型比较简单,但当前大部分屈服区模型中的相应参数需要通过多组试验确定,缺乏明确的物理意义。本文把裂纹闭合和屈服区的概念相结合,并考虑三维约束影响,提出了一种基于约束因子的超载迟滞模型。在此模型中,裂尖的三维约束状态显著影响超载塑性区,从而显著影响裂纹的闭合和扩展速率。在常幅疲劳裂纹扩展速率已知的前提下,本文模型只需根据某一超载比下的迟滞试验来确定材料的超载迟滞参数,其他超载比的迟滞效应即可基于该参数进行预测。把该模型用于2024-T3、2024-T351和6061-T6等铝合金试件在单超载和多超载作用下疲劳裂纹扩展寿命的预测,预测结果和试验值的相对误差小于20%;在高超载比时,由于裂尖大范围屈服,预测误差相对较大,但仍小于34%。对2024-T351的验证结果还表明,本文模型能够有效预测超载迟滞的厚度效应。
- 张国勇顾绍景郭万林于培师
- 关键词：疲劳裂纹扩展超载
- 航空结构铝合金Ⅰ/Ⅱ复合型断裂的三维弹塑性数值分析
- 2011年
- 在LC4CS铝合金三维Ⅰ/Ⅱ复合型断裂实验的基础上,对Ⅰ/Ⅱ复合型加载模型进行了细致的三维弹塑性有限元计算,系统分析了不同复合度Φ和厚度B对裂纹端部应力场和起裂角的影响。结果表明,对于不同Φ和B的试样,周向应力极大值和三维离面约束因子极小值出现在相同的角度;根据最大周向应力准则,在Ⅰ型载荷占主导(eβq>65.45°)时,三维有限元计算的裂纹起裂角比采用二维MTS准则预测的起裂角更加接近实验结果。实验中8 mm厚度下的复合型断裂具有比采用现有二维断裂准则的预测值更小的起裂角,说明需要发展更加接近实际情况的新的三维复合型断裂准则。
- 王芳丽佘崇民郭万林
