断裂力学上机计算-2011.doc

《断裂力学》课程上机实验课1上机实例操作步骤参见《断裂力学》课程上机实验指导书文件。第一部分疲劳计算问题描述某带中心孔口板状结构,两端承受大小为40MPa的拉压交变载荷,试应用ANSYS程序对其进行疲劳分析。材料性能参数如下:弹性模量E=200GPa,泊松比ν=,疲劳性能数据如表7-1所列。计算模型图,单位:mm。计算报告要求内容:模型几何图;有限元网格图,带边界条件和载荷图示的有限元网格图;节点数,单元数;疲劳、断裂计算结果总结。问题描述如图所示为一厚度为3mm带边缺口的板状结构,两端承受大小为40MPa的拉压交变载荷,试应用ANSYS程序对其进行疲劳分析。材料性能参数如下:弹性模量E=200GPa,泊松比ν=,疲劳性能数据如表7-1所列。计算模型图,单位:mm。计算报告要求内容:模型几何图;有限元网格图,带边界条件和载荷图示的有限元网格图;节点数,单元数;疲劳、断裂计算结果总结。某压力容器平板封头与筒体连接区结构如图所示,筒体内径1000mm,壁厚20mm,平板封头厚度60mm,外侧过渡圆弧半径10mm,内侧应力释放槽圆弧半径为R=10mm,容器最高工作压力为2MPa,最低工作压力为0MPa,,容器材料为16MnR,弹性模量E=200GPa,泊松比μ=。设最高/最低工作压力循环次数为20000次,水压试验次数为5次,试对平板封头与筒体连接区进行疲劳分析。16MnR材料疲劳曲线数据S[MPa]40002828189714141069724572441N10205010020050010002000S[MPa]331262214**********.,将计算得到的KI除以无限大中心裂纹板的应力强度因子K*I得到无量纲的形状因子Y,绘制Y~a/b变化曲线,并与断裂力学理论给出的有限宽中心裂纹板形状因子曲线进行对比。按照下表参数计算裂纹应力强度因子。a/*I(2)计算其出应力强度因子和至少三条围绕裂纹尖端路径的J积分值。MaterialPropertiesGeometricPropertiesLoadingE=200GPaυ==2mm始,按表中比例变化半宽b=100mm高度h=600mm板厚t=5mm σo=10MPa假设问题1中的载荷为双向拉伸载荷,试选取一种裂纹尺寸和任意大小水平方向拉伸或压缩应力进行计算,验证与裂纹面平行的水平方向应力对I型应力强度因子无影响。中心裂纹板长、宽、厚几何尺寸同题目1,载荷为拉伸应力σ=1MPa和切应力τ。试按照下表所列应力水平计算应力强度因子KI,KII。按照拉伸应力σ和切应力τ单独作用时进行建模计算。同时作用拉伸应力σ和切应