橡胶-钢粘接界面断裂问题非线性有限元分析

为解决橡胶-钢粘接界面断裂非线性有限元计算问题,建立了含初始裂纹的橡胶-钢粘接复合结构有限元模型;用张开位移作为裂纹开裂的判定参数并模拟了裂纹的扩展,计算值与试验值的对比证明了该方法的可行性;计算了开裂前粘接界面的层间应力,分析了开裂前裂纹前沿和沿裂纹扩展方向的层间应力变化情况;用断裂力学中的柔度法计算橡胶-钢复合结构的能量释放率,计算并分析了能量释放率沿裂纹扩展方向的变化情况,并与实验结果进行了对比验证,结果证明:该方法是可行的。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳强度与寿命分析

结合多体动力学和有限元分析方法对某预研柴油机曲轴进行了疲劳强度分析,得到了曲轴动态应力分布;利用常规的校验结构强度安全性的方法,计算了曲轴在交变载荷下的安全系数和疲劳寿命。结果表明:原设计结构中曲轴疲劳安全系数与寿命略显不足。根据该柴油机预研目标,提出了曲轴结构改进措施。改进后的曲轴应力分布、疲劳安全系数、疲劳寿命都符合要求。     

关于陆寅初同志《应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法》的若干浅见

作者通过对疲劳裂纹扩展速率公式的变换,得到一个估计结构剩余寿命的简便公式,并建议根据裂纹扩展的实际观测,按统计方法确定公式中的常数。从而避免了种种繁琐计算,而所得结果,很可能要比原有算法更为切合实际一些。当然,这里还需要加进足够的实际数据,来验证算法的可靠性。下面提几点肤浅的看法: (1) 到目前为止,通过计算和测试来估算结构物疲劳寿命的方法已经比较多,但真正     

三十年来金属结构脆断研究的进展

前言本文述评了有关金属结构物断裂研究的进展简况,侧重介绍有关快速脆断问题的现代实践和理论成就。所谓“快速断裂”(通常简称为“脆断”)是现代结构常见的一种破坏形式,起源于体内的某一缺陷(材料的或构件的缺陷)。在应力、温度、时间、环境等因素的综合影响下,缺陷从量变到质变,突然变得不稳定,裂纹快速地向完整地区扩展,最后导致结构物的完全破坏。根据各国工程事故的历史报导,结构物的这种破坏,几乎总是在低于容许值的应力下意外地发生的,所以习惯上把它们称为“低应力脆     

45号钢三点弯曲试样断裂韧度K_(IC)测试

带裂纹的构件,裂纹尖湍附近的弹性应力场强度由应力强度因子K来度量。K_(IC)是材料在平面应变条件下Ⅰ型裂纹发生失稳扩展时应力强度因子K_1的临界值,是材料的一种性能,称平面应变断裂韧度。我们按照YB947标准对45号钢进行三点弯曲试验,顺利地完成了断裂韧度K_(IC)的测试。     

铝制贮箱箱底初步断裂分析

本报告应用断裂力学方法,对铝合金贮箱箱底进行了初步的分析。应力计算主要考虑了箱底在内压作用下的薄膜应力和由边缘效应引起的弯曲应力以及假定的焊接残余应力。断裂分析包括对表面裂纹临界尺寸的线弹性和弹塑性计算,给出了母材和焊缝处的临界裂纹尺寸;确定了加载20次到201次时所允许的最大初始裂纹尺寸。对一维和二维裂纹扩展模型进行了比较,指明二维扩展模型更为合理。最后对验证实验以及超声波检查配合使用进行了简单的讨论。给出了在本文条件下,贮箱箱底的无损检验标准和确定验证试验的方案。     

椭圆状裂纹应力强度因子确定及抽油杆疲劳寿命预测

借助实验数据和公式逼近得到了带有椭圆状裂纹,承受拉-拉载荷的抽油杆的应力强度因子。将此应力强度因子代入Paris公式,即可预测抽油杆的剩余疲劳寿命。计算表明,当抽油杆上初始裂纹尺寸α_0<1.90mm时,预测疲劳寿命与实验值可较好地吻合。     

固体推进剂裂纹摩擦热点形成细观模型分析

分析机械撞击载荷作用下复合固体推进剂内部裂纹摩擦形成热点过程。研究在压应力与剪切应力作用下闭合裂纹滑移、扩展、摩擦生热、热扩散、推进剂热分解及与气相产物相互作用。利用断裂力学、热传导、推进剂热分解动力学方法,建立裂纹摩擦热点细观模型。通过模型数值计算,探讨推进剂裂纹摩擦产生高温热点的过程和条件。分析计算表明裂纹摩擦和扩展可导致推进剂形成高温热点。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

层状磁电弹半柱中同轴界面上的裂纹相互作用规律

针对“磁电弹-正交基体-磁电弹”3层半柱结构中2个同轴界面同时开裂的问题,建立了其断裂力学理论模型.运用位错模拟法和Green函数法,推导了裂纹问题的奇异积分方程组,并得到了应力强度因子的数值解.基于参数分析,讨论了层厚和裂纹的环向相对位置对应力强度因子的影响规律,阐明了其中的刚性边界效应、自由边界效应、屏蔽效应和干涉效应,揭示了屏蔽与干涉相互竞争所引起的局部区域内应力强度因子的特殊振荡现象.相关结论可为层状磁电弹智能器件的防断裂优化设计提供理论参考.     

基于裂纹扩展分析的船舶许用拖速计算模型

针对拖带三角板出现裂纹影响船舶拖带作业安全的问题,以线弹性断裂力学为基础对拖带三角板进行裂纹扩展分析,推导出船舶许用拖速的理论模型,并建立了裂纹长度和许用拖速间的定量关系;然后,利用三维有限元技术,分析了拖带三角板应力强度因子随板厚和裂纹长度的变化规律,并研究了典型被拖船的许用拖速区。研究结果表明:与传统的强度理论相比,许用拖速理论模型能更好地预测安全拖速,确保拖带安全。     

59式57mm高射炮炮管疲劳寿命的工程分析

本文应用Schmitt-Keim方法对59式-57mm高射炮炮管内壁表面裂纹的疲劳寿命进行计算,并对计算结果进行回归分析,得出计算该炮管各种裂纹疲劳寿命的近似公式。结果表明当内壁具有常见的短而浅的裂纹时,其疲劳寿命大于磨损寿命。     

位移不连续法在裂纹扩展仿真中的应用

探讨了在应用位移不连续法仿真裂纹扩展时对加载方式、裂纹扩展长度及应力强度因子计算等问题的处理方法,并据此编制了仿真程序,分析了裂纹在单向压载作用下的扩展趋势和应力变化,具有一定的工程应用价值。     

关于铝合金LD10CS的K_(1SCC)值

本文用DCB试样测量铝合金LD10CS的应力腐蚀界限应力强度因子K_(1SCC)。如果用通常方法测试,只能测得表观的K_(1SCC)值。采用间断停加介质方法能加速应力腐蚀裂纹的扩展,并使已达到截止速度的裂纹继续扩展,因而能测得更低的K_(1SCC)值。对比和分析实验结果,说明铝合金的应力腐蚀开裂可能存在真正的界限应力强度因子K_(1SCC)值。     

基于ANSYS Workbench的轴套表面裂纹应力强度系数有限元分析研究

针对轴套表面裂纹受力复杂、不易进行理论计算的问题,开展了基于ANSYS Workbench的裂纹有限元仿真方法的研究,得到了轴套表面裂纹应力分布与裂纹尺寸和过盈偏差的关系,以及应力强度系数沿裂纹前缘位置的分布规律。通过对比发现,轴套表面裂纹的仿真结果与理论计算误差10%,由此说明了有限元方法的有效性。     

多体动力学仿真车辆传动齿轮疲劳寿命灵敏度分析

齿轮是机械传动中重要的传力构件,由于测试手段和试验方法的限制,齿轮设计的时候多采用静强度设计理论,无法准确地反应实际情况下的动态特性,导致齿轮的实际寿命和设计寿命有较大的差距。基于多体动力学仿真分析方法建立履带式车辆传动系统虚拟行驶试验平台,获得齿轮在不同工况下的动载荷谱。基于疲劳分析软件MSC.Fatigue获得了齿轮的疲劳寿命,进而改变齿轮的结构参数分析不同结构齿轮的疲劳寿命,得到其疲劳寿命随不同结构参数变化的规律,进行齿轮疲劳寿命的灵敏度分析,为齿轮的结构优化作了一定的探索。     

波浪载荷引起船体构件疲劳的寿命估计

本文着重强调采用断裂力学进行船体构件疲劳寿命估算的重要性及存在问题,希望能够结合船体结构设计及损伤分析,加强我国这方面的工作。     

多芯片焊球阵列封装体受热载荷作用数值模拟

针对典型高密度多芯片BGA(焊球阵列)封装体建立三维有限元分析模型,研究不同尺寸封装体在稳态热载荷作用下的结构变形和应力情况,在此基础上引入包含等效梁和危险焊球真实几何形状和间距等在内的简化模型以进行序列分析,研究各设计参数对力学参量的影响。数值结果反映了封装体应力分布及其变化特点,表明影响封装体变形和应力的主要参数;提出的建模方法简便有效,可以方便地用来分析不同类型的BGA封装,并扩展应用至不同的分析目的,为此种结构的设计和优化提供一定参考。     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

无约束自由体有限元分析中的准静态法

在对某水下无约束航行体进行有限元静力分析的时候,由于无法限定结构的自由度而使刚度矩阵奇异,从而导致求解失败。为了解决这一问题,采用强迫约束法和准静态法(惯性释放)对此航行体进行了有限元静力对比计算,结果表明:用强迫约束法对水下航行体进行静力分析时,在施加强迫约束的部位出现了严重的应力集中现象,应力最大值为1.25×106Pa,应力集中使得整个结构的应力分布与实验数据相差较大,可认为计算结果错误;采用惯性释放法对其进行静力分析时,应力最大值为3.27×105Pa,整个结构的应力分布合理,与实验数据一致,计算结果正确。