針對前歐拉法在預(yù)測裂紋擴展時小步長、精度低的問題,提出一種基于擴展有限元與極限學(xué)習(xí)機相結(jié)合的方法,用于預(yù)測含裂紋板結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。首先,進行裂紋尖端應(yīng)力強度因子的擴展有限元迭代求解;然后根據(jù)應(yīng)力強度因子與裂紋長度之間的關(guān)系,構(gòu)建一個預(yù)測模型,求取中點應(yīng)力強度因子;最后利用斷裂力學(xué)理論中應(yīng)力強度因子與疲勞壽命的函數(shù)關(guān)系預(yù)測疲勞壽命。通過兩個數(shù)值算例進行分析,數(shù)值算例表明:新的預(yù)測方法精度高并且允許大步長。

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【部分圖文】：

圖1 前歐拉法和中點法示意圖

其中,ΔKi+1/2是當(dāng)前裂紋尺寸和下一裂紋尺寸中點所對應(yīng)的應(yīng)力強度因子幅值。當(dāng)裂紋尺寸i+1/2處的尺寸未知時無法計算ΔKi+1/2,后面提出一種預(yù)測模型計算應(yīng)力強度因子幅值使其滿足中點積分法。圖1為前歐拉法和中點法示意圖。2.2基于擴展有限元和極限學(xué)習(xí)機的預(yù)測裂紋剩

圖2 張力作用下中心斜裂紋

張力作用下的中心斜裂紋板,一個方形板尺寸W=200mm,L=200mm,初始裂紋尺寸2a為24mm,如圖2所示。斜裂紋和豎直方向的夾角為β,楊氏模量E=7.3×1010,泊松比v=0.33,Paris常數(shù)C=3.15×10-11,m=3.59,材料斷裂韌度KΙC=30ΜΡa....

圖3 應(yīng)力分布σyy

由于斜裂紋和豎直方向有夾角β。本算例以β=60°為研究角度。圖3顯示的是應(yīng)力等值線圖dadΝ。圖4顯示的是改變裂紋長度2a,保持β=60°不改變,KIKII和裂紋長度2a的關(guān)系。圖5是應(yīng)力強度因子和裂紋擴展長度。圖6顯示的是裂紋擴展速率和裂紋擴展長度。圖7顯示的是裂紋擴展速....

圖4 應(yīng)力強度因子和裂紋長度

圖5顯示的是在斜裂紋擴展的過程中,Ι型應(yīng)力強度因子和等效應(yīng)力強度因子數(shù)值基本相同,同時由圖可以看出初始裂紋擴展長度為20mm,當(dāng)裂紋擴展長度到達74mm時,應(yīng)力強度因子達到斷裂韌度KΙC=30ΜΡam疲勞失效。其中Ι型應(yīng)力強度因子是由擴展有限元法計算得到,等效應(yīng)力強度因子....

本文編號：4034279