基于ANSYS的断裂参数的计算
本文介绍了断裂参数的计算理论,并使用ANSYS进行了实例计算。通过计算说明了ANSYS可以用于计算断裂问题并且可以取得很好的计算结果。1引言
断裂事故在重型机械中是比较常见的,我国每年因断裂造成的损失十分巨大。一方面,由于传统的设计是以完整构件的静强度和疲劳强度为依据,并给以较大的安全系数,但是含裂纹在役设备还是常有断裂事故发生。另一方面,对于一些关键设备,缺乏对不完整构件剩余强度的估算,让其提前退役,从而造成了不必要的浪费。因此,有必要对含裂纹构件的断裂参量进行评定,如应力强度因了和J积分。确定应力强度因了的方法较多,典型的有解析法、边界配位法、有限单元法等。对于工程上常见的受复杂载荷并包含不规则裂纹的构件,数值模拟分析是解决这些复杂问题的最有
效方法。本文以某一锻件中取出的一维断裂试样为计算模型,介绍了利用有限元软件ANSYS计算应力强度因子。2断裂参量数值模拟的理论基础
对于线弹性材料裂纹尖端的应力场和应变场可以表述为:
其中K是应力强度因子,r和θ是极坐标参量,可参见图1,1式可以应用到三个断裂模型的任意一种。
图1裂纹尖端的极坐标系
f应力强度因子和能量释放率的关系:GKE