裂纹尖端应力强度因子的有限元计算方法分析.pdf

文档介绍：第 33 卷
第 6 期武
汉
理
工
大
学
学
报 V ol. 33
N o. 6
2011 年 6 月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Jun. 2011
DOI: 10. 3963/ j. issn. 1671
4431. 2011. 06. 027
裂纹尖端应力强度因子的有限元计算方法分析
刘明尧, 柯孟龙, 周祖德, 谭跃刚, 梁
安
( 武汉理工大学机电工程学院, 武汉 430070)
摘
要:
通过在裂纹前缘附近采用退化的奇异单元, 远离裂纹部分则采用常规单元的方式, 建立了带穿透性裂纹板的
有限元模型。分析了 1/ 4 节点位移法、位移外推法、虚拟裂纹闭合法 3 种方法计算裂纹尖端应力强度因子的特点。根据
有限元后处理结果, 分别采用以上 3 种方法计算了裂纹尖端的应力强度因子, 结果显示 3 种方法计算结果一致性较好。
研究了载荷、裂纹长度、构件几何参数对裂纹尖端应力强度因子的影响。3 种方法的比较分析, 对裂纹尖端应力强度因
子的计算方法选择具有指导意义。
关键词:
奇异单元;
应力强度因子;
1/ 4 节点法;
位移外推法;
虚拟裂纹闭合法
中图分类号:
O 346. 1 文献标识码:
A 文章编号: 1671
4431( 2011) 06
0116
06
Analysis of Finite Element Calculation Methods for
Crack
tip Stress Intensity Factor
LI U Ming
y ao , K E M eng
long , ZH OU Zu
de, T A N Yue
gang , L I A N G An
( Schoo l o f M echanical and Electro nic Eng ineering, Wuhan U niv ersity of T echnolo gy , W uhan 430070, China)
Abstract:
In this paper, a finite element mo del o f plate w ith throughw all crack is established, with using deg raded sin
gular element nea r crack fro nt, and applying conventional element aw ay from crack area. T he characteristics of 1/ 4
no de
displacement method, displacement ex trapo lation met ho d and v irtual crack clo sure met ho d a re analy zed. Crack
tip stress
intensity facto r is calculat ed by the methods abov e, based on t he results of finite element post
processing,