Paris公式疲劳常数测定的有限元法.pdfVIP

· 18· 焊管 ．第32卷第6期 ．2009年7月 ●试 验 与 研 究 Paris公式疲劳常数测定的有限元法 于国鹏，段庆全 ，张 宏 (中国石油大学 ，北京 102249) 摘 要：基于材料疲劳常数测定的经济性和对疲劳问题的有限元模拟研究，采用了高精度二 次单元来建模，并对裂尖单元进行了奇异退化、对裂尖局部进行了网格细化；基于材料的塑性 累积特性，采用随动强化材料模型，以材料抗拉强度作为裂纹开裂准则；通过有限元对实例进 行了模拟分析，并与试验值进行 了对 比，说明了本模拟方法的精度和可靠性，为疲劳问题的有 限元模拟提供 了一定的借鉴。 关键词：疲劳常数；有限元；塑性累积；退化奇异单元；裂纹扩展 中图分类号：TG115．9 文献标志码 ：A 文章编号：1001—39382【009)06—0018—03 TheFatigueConstantofParisFormulaGainedbyFiniteElementM ethod YUGuo-peng，DUANQing—quan，ZHANGHong (ChinaUniversityofPetroleum，Beng102249，China) Abstract：Consideringtheexpenditureofthematerialfatigueconstantachievedthroughexperimentandfatiugeprob— lem researchedwithfiniteelementmethod，thispaperhasadoptedhighprecisionquadraticelementtobuildthefinite elementmodel，hasconductedsinuglardegenerationonthecracktipandmeshdetailingonpartcracktip．Sincethe metalhasapropertyofplasticaccumulation，adoptingfollowingaggrandizementmaterialmodel，thematerialtensile strengthwasdefinedascrackpropagationnolTn．Inthispaper，anactualexampleisanalyzedandcompraedwiththe experiment，whichcanverifytheaccuracyandthereliabilityofthefiniteelementmethod．So，itcansupplyagoodref- erenceforthefatigueproblem researchedwiththefiniteelementsimulationmethod． Keywords：fatiugeconstant；finiteelement；plasticaccumulation；singulardegenerationelement；crackpropagation 0 引 言 了裂纹的疲劳扩展，以达到对疲劳常数的测定。 关于Paris疲劳常数的确定，大多都是通过试 1 有限元模拟 验的方法测得 的¨。它引用 了断裂力学 中的应 力强度因子，通过试验测得裂纹扩展速率与应力 1．1 单元类型 强度因子的关系，最终对两者进行数据曲线拟合， 基于ANSYS软件 ，采用 8节点二维平面单元 以达到疲劳常数的确定。由于试验在某种程度上 PLANE82，同比4节点二维平面单元 ，其优势在 具有复杂性和非经济性，数值模拟便应运而生。 于：每个边的中点多一个插值节点，是二次高精度 近年来关于疲劳裂纹数值模拟的文献很多，对裂 单元，能够很好地描绘出单元的变形情况和应力 纹开裂扩展的标准选取也较多：裂纹尖端张开角、 变化状况，能在很大程度上提高问题的收敛性和 裂纹尖 端张 开位 移、J