含椭圆孔单边裂纹板数值分析.doc

含椭圆孔单边裂纹板的数值分析*刘淑红1,刘金喜1,冯得得2,史晓佳2(,石家庄,,太原,030024)摘要:利用有限元方法,研究了含椭圆孔单边裂纹板的平面弹性问题,得到了单向拉伸荷载的作用下孔、裂纹附近的应力分布和应力强度因子。计算结果表明,在孔边和裂纹尖端附近,有明显的应力集中现象,应力迅速衰减,很快趋于板所加荷载值。由于孔和裂纹的相互作用,裂纹尖端的应力增大,椭圆孔口附近的应力减小。应力强度因子与现有解析解吻合较好,说明本文的计算结果的准确性。本文为难以用解析法求解的复杂缺陷在复杂载荷作用下的断裂问题提供了方法。关键词:裂纹;椭圆孔;应力强度因子;应力;ANSYS中图分类号::A随着我国铁路向客运高速化、货运重载化方向发展,对相应构件的质量提出了更高的要求。但在使用过程中,一些构件出现的裂纹严重危及行车安全。如近年来,70t级货车已经成为铁路货运的主型车辆,经过几年的运行,车辆配件的一些典型故障不断显现出来,其装用的17号车钩裂纹故障大量出现;钢轨作为轨道结构的基本组成部分,必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。由于钢轨螺栓孔裂纹的存在,就有可能造成钢轨断裂,从而引起列车出轨、倾覆等重大行车安全事故;钩缓装置是客车的重要部件之一,直接关系到列车运行的安全性和舒适性。近年来,在客车段维修过程中,发现钩缓装置的钩体等重要零部件出现裂纹现象。因此,带裂纹含孔构件的断裂力学研究在铁路工程中具有重要的意义。对于椭圆孔单边裂纹的应力强度因子,现行应力强度因子手册采用查表插值[1]、Jones和Peng[2]采用有限元、谢伟和黄青[3]应用权函数、Yan[4]采用经验公式的方法来计算。采用复变函数的方法,曾芸芸[4]、郭怀民等[5]分别研究了无限大板带单边裂纹的圆形、椭圆形孔口问题,得出了裂纹尖端应力强度因子的精确解。对于有限尺寸的板,则无法利用复变函数求得解析解。本文采用有限元软件ANSYS,计算含椭圆孔单边裂纹板在边缘受均布拉伸载荷时板中的应力分布和应力强度因子。目的是为研究含复杂形状的缺陷的构件在复杂荷载作用下的断裂分析探索有效的数值手段。1问题显示对应的拉丁字符的拼音字典可翻译50多种语言Wiebitte?Pardon??बन्दरWieheißenSie?sưtửआजमेराजन्मदिçáensolaradoさようならπαραλίαχρησμός‏שמח국수Hjelp!dětimiracolosoEsistsehrinteressant!Проститеmijnvriendrouge‏سلحفاةJenesaispas!กาแฟ¿Cómoestás?ओहयार!‏أحبكرةالقدمhaydigidelimVærsåsnillIchbinvierzigJahrealtescargotshelloLavoitureBuongiornoPrincipessa!มีสีสันWiegehts?nazdar!朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典如图1示,边长W为200mm的正方形板,其中,椭圆孔的长半轴为a=2mm,短半轴为b=1mm,裂纹的长度为L=2mm。在y方向上受大小为q=100MP