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计算机应用
COMPUTER APPLICATION
用有限元法求解三维裂纹的应力强度应子
The Caculation of Stress Intensity Factor of 3D Crack with FEM
潘锦泰李国成(中国石油大学机电工程学院,山东省东营市)
摘要:利用 ANSYS 有限元计算软件,对材料的三维裂纹进行建模,利用 ANSYS 自带的应力强度因子的计
算功能,对裂纹尖端的应力强度因子进行计算,实现一种对三位裂纹建模和计算其尖端应力强度应子的新思
路。
关键词:有限元,ANSYS,建模,三维裂纹,应力强度因子
中图分类号:;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2009)01-2
Abstract:Modeling of 3D cracks in the specified block has been done with ANSYS. Its stress intensity factor of
the peak of the crack has also been caculated with ANSYS inner function. Modeling of 3D crack and caculation of its
stress intensity factor with ANSYS finite element software have been realized with a new train of thought.
Keywords:finite element, ANSYS, modeling, 3D crack, stress intensity factor
1 前言
目前,对于一般的二维和准三维结果的裂纹应 4
6
.
1
力强度因子结果可以通过手册查阅,而对三维裂纹 3
2
.
问题,因为具有多样性,现有的手册仅提供了有限的 1
16
典型应力强度因子供选用,远远不能达到使用要求
。 18
在工程应用中,我们需要解决的是如何能够方便快图试件模型尺寸
、 1
速有效地完成三维裂纹应力强度因子计算分析对为 5 ,柏松比为
、。 ×10 MPa 。
三维应力强度因子的计算,大多采用有限元积分建模
/J
和有限元位移法的数值分析方法,其中许多大型的由点线面建立模型,其中裂纹尖端简化为楔形,
/
有限元软件(如等)可方便地进行和的各关键点的位置坐标如图所示建立的二维裂纹
ANSYS K J 3 。
计算模型如图所示
。 4 。
有限元分析软件的工程应用日趋广泛, 划分网格
ANSYS
在断裂力学研究领域中同样也有同类产品中其他软在线弹性问题中,在裂纹尖端附近(或裂纹前
件不可比拟的优势,其强大的建模分析计算功能缘)某点的位移随而变化,是裂纹尖端到该点
、、姨 r r
可为三维积分的计算提供有利的支持的距离,裂纹尖端处的应力与应变是奇异的,随
J 。 1/
本文利用软件,研究三维裂纹的一种建变化为选取应变奇异点,相应的裂纹面需与它
ANSYS r 。
模方法,并计算裂纹尖端的应力强度因子姨