發(fā)布時間：2020-12-25 15:51

　　本文通過大量不同幾何尺寸試樣（不同面內(nèi)/面外拘束）的J積分和裂尖張開位移（CTOD）的有限元數(shù)值計算,結(jié)合材料斷裂韌性試驗數(shù)據(jù)及理論分析的方法,主要研究基于CTOD的載荷無關(guān)的面內(nèi)與面外統(tǒng)一拘束參數(shù)Ad*及其應(yīng)用基礎(chǔ)。研究工作及得到的主要結(jié)論如下:（1）基于統(tǒng)一拘束參數(shù)Ad定義了一個載荷無關(guān)的面內(nèi)與面外統(tǒng)一拘束參數(shù)Ad*。通過不同幾何尺寸試樣的Ad*的有限元計算,驗證了其載荷無關(guān)性及可同時表征面內(nèi)與面外拘束的能力。（2）基于大量三維有限元分析,計算得到了寬范圍不同幾何尺寸的四種試樣（C（T）、SEN（B）、SEN（T）和M（T））的統(tǒng)一拘束參數(shù)Ad*的解。探明了試樣厚度比B/W,試樣寬度W和裂紋深度a/W對不同試樣拘束參數(shù)Ad*的影響規(guī)律。為設(shè)計不同拘束水平的標(biāo)準和非標(biāo)試樣,建立材料拘束相關(guān)的斷裂韌性,及實現(xiàn)不同幾何尺寸試樣斷裂韌性的轉(zhuǎn)換及試樣與結(jié)構(gòu)拘束的比較和關(guān)聯(lián)提供了依據(jù)。（3）不同合金鋼及不同拘束試樣的延性和脆性斷裂韌性Jc/Jref數(shù)據(jù)與拘束參數(shù)Ad*之間可以形成一條單調(diào)的關(guān)聯(lián)曲線,進一步表明參數(shù)Ad*是一個可同時表征面內(nèi)/面外拘束的載荷無關(guān)的統(tǒng)一拘束參數(shù)。通過關(guān)聯(lián)曲線擬合得到... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２?Ｃ（Ｔ）試樣（ａ）和ＳＥＮ（Ｂ）試樣㈨的幾何尺寸??

華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第９頁??＿＿??？ｌ＇?＇？？?＇?ｉ＾ＫＢｉｓＭ??裂尖對稱面?［ｊｉｌｉ｜ｉｔ－．＿｜？＿．ｊ，．．．＿．｜：．：４ｉｊ＾??（ｃ）?（ｄ）??圖２?Ｊ典型１／４三維Ｃ（Ｔ）試樣（ａ＞，?ＳＥＮ（Ｂ）試樣（ｂ），二維Ｃ（Ｔ）參考試樣（Ｃ）的有限元模型和裂尖??網(wǎng)格（ｄ）??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?３Ｄ?Ｃ（Ｔ）?（ａ），?ＳＥＮ（Ｂ）?（ｂ），?２Ｄ?Ｃ（Ｔ）?（ｃ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ａｎｄ?ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ??ｍｅｓｈｅｓ?（ｄ）??２．４結(jié)果及討論??２．４．１不同拘束試樣的裂尖張幵位移??在拘束參數(shù)的計算中，需要計算ＣＴＯＤ。在有限元計算中，ＣＴＯＤ通常采用９０??度相交線法確定，即從裂尖處引出兩條互成直角且對稱的直線，兩直線與裂紋兩邊交點??之間的距離即為ＣＴＯＤＮ］。而在有限元軟件中，采用與試樣對稱面成４５°并經(jīng)過裂尖點??的直線與裂紋面交點對應(yīng)的位移（Ｃ（Ｔ）試樣為ｙ方向上的位移Ｕ２，?ＳＥＮ（Ｂ）試樣為ｘ方向??上的位移Ｕ１）為ＣＴＯＤ值的一半，如圖２．４所示，該位移乘以２即為ＣＴＯＤ值。??圓擺??（ａ）?（ｂ）??圖２．４有限元分析中Ｃ（Ｔ＞試樣（ａ）和ＳＥＮ（Ｂ＞試樣（ｂ）的ＣＴＯ丨）計算方法??Ｆｉｇ?２．４?Ｔｈｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ＣＴＯＤ?ｆｏｒ?Ｃ（Ｔ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?（ａ）?ａｎｄ?ＳＥＮ（Ｂ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?（ｂ）?ｉｎ??ＦＥＭ?ａｎａｌｙｓｅｓ??圖２．５為有限元計算的相同裂紋深度Ｗ＝０．５，不同／ｉ／Ｗ的Ｃ⑴和ＳＥＮ（Ｂ）試樣在??裂紋

華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第９頁??＿＿??？ｌ＇?＇？？?＇?ｉ＾ＫＢｉｓＭ??裂尖對稱面?［ｊｉｌｉ｜ｉｔ－．＿｜？＿．ｊ，．．．＿．｜：．：４ｉｊ＾??（ｃ）?（ｄ）??圖２?Ｊ典型１／４三維Ｃ（Ｔ）試樣（ａ＞，?ＳＥＮ（Ｂ）試樣（ｂ），二維Ｃ（Ｔ）參考試樣（Ｃ）的有限元模型和裂尖??網(wǎng)格（ｄ）??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?３Ｄ?Ｃ（Ｔ）?（ａ），?ＳＥＮ（Ｂ）?（ｂ），?２Ｄ?Ｃ（Ｔ）?（ｃ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ａｎｄ?ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ??ｍｅｓｈｅｓ?（ｄ）??２．４結(jié)果及討論??２．４．１不同拘束試樣的裂尖張幵位移??在拘束參數(shù)的計算中，需要計算ＣＴＯＤ。在有限元計算中，ＣＴＯＤ通常采用９０??度相交線法確定，即從裂尖處引出兩條互成直角且對稱的直線，兩直線與裂紋兩邊交點??之間的距離即為ＣＴＯＤＮ］。而在有限元軟件中，采用與試樣對稱面成４５°并經(jīng)過裂尖點??的直線與裂紋面交點對應(yīng)的位移（Ｃ（Ｔ）試樣為ｙ方向上的位移Ｕ２，?ＳＥＮ（Ｂ）試樣為ｘ方向??上的位移Ｕ１）為ＣＴＯＤ值的一半，如圖２．４所示，該位移乘以２即為ＣＴＯＤ值。??圓擺??（ａ）?（ｂ）??圖２．４有限元分析中Ｃ（Ｔ＞試樣（ａ）和ＳＥＮ（Ｂ＞試樣（ｂ）的ＣＴＯ丨）計算方法??Ｆｉｇ?２．４?Ｔｈｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ＣＴＯＤ?ｆｏｒ?Ｃ（Ｔ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?（ａ）?ａｎｄ?ＳＥＮ（Ｂ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?（ｂ）?ｉｎ??ＦＥＭ?ａｎａｌｙｓｅｓ??圖２．５為有限元計算的相同裂紋深度Ｗ＝０．５，不同／ｉ／Ｗ的Ｃ⑴和ＳＥＮ（Ｂ）試樣在??裂紋

【參考文獻】：
期刊論文
[1]HIGH-ORDER ASYMPTOTIC FIELD OF TENSILE PLANE-STRAIN NONLINEAR CRACK PROBLEMS[J]. 李堯臣,王自強.  Science in China,Ser.A. 1986(09)

碩士論文
[1]基于裂尖張開位移的面內(nèi)與面外統(tǒng)一拘束參數(shù)及其應(yīng)用研究[D]. 徐建勇.華東理工大學(xué) 2019



本文編號：2937956