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1、2011年第4O卷石油礦場機械第2期第16頁OILFIELDEQUIPMENT文章編號：1001-3482(2011)01-0016-04斜置半橢圓表面裂紋應力強度因子分析李莉，李曉紅(西安石油大學機械工程學院，西安710065)摘要：通過大型有限元軟件ANSYS，采用實體建模法建立了半橢圓表面裂紋的有限元模型，并分析了具有偏心距的斜置半橢圓狀表面裂紋應力強度因子的變化曲線，以及偏心距e、斜置角度a、橢圓角對應力強度因子的影響，豐富了半橢圓表面裂紋的研究內容，可為工程實際應用提供參考。關鍵詞：斜置；應力強度因子；半橢圓表面裂紋中圖分類號：TE9文獻標識碼：AAnalysisofStressI
2、ntensityFactorforInclinedSemi—ellipticalSurfaceCrackLILi，LIXiao—hong(CollegeofMechanicalEngineering，X’anShiyouUniversity，Xi’an710065，China)Abstract：Thispaperusesthesolidmodelingmethodtocreatesemi—ellipticalsurfacecrackwiththelargescaleengineeringsoftwareANSYSandanalyzethevariableofthestressintensit
3、yfactorforinclinedsemi—ellipticalsurfacecrackwitheccentricity，thenanalysestheinfluenceabouttheec—centricitye，inclinedanglea，andellipticalangle0onthestressintensityfactor．Thiswillenrichthecontentaboutthesemi—ellipticalsurfacecrack，andprovidereferencefortheengineeringprac—ticalapplication．Keywords：in
4、clined；stressintensityfactor；semi—ellipticalsurfacecrack材料或構件的失效幾乎都源于裂紋，在很多情裂紋問題的模擬與計算是非常具有挑戰(zhàn)性的力況下造成了嚴重的損失口]，因此，裂紋是構件最危險學工作之一。本文運用有限元軟件ANSYS對具有的一種失效形式。應力強度因子是判斷含裂紋構件偏心距的斜置半橢圓表面裂紋進行分析計算，分析的斷裂或計算斷裂速率的重要參量，目前，計算應力不同的斜置角度、偏心距以及橢圓角下應力強度因強度因子的方法主要有：有限單元法，解析法，邊界配子的變化趨勢，得到許多具有實際意義的結論，同時置法，權函數(shù)法等口]。其中，有限單元法是
5、比較精確從結果可以看出，ANSYS具有很強的斷裂參量計的求解方法，在斷裂方面有著重要的應用。高小勤等算能力。計算分析了斜置貫穿半橢圓裂紋應力強度因子_3；楊1應力強度因子計算方法慧等計算了中心穿透斜裂紋應力強度因子ll4；同時，在已經(jīng)出版的應力強度因子手冊中也收錄了部分斜應用ANSYS計算應力強度因子主要采用了位裂紋應力強度因子參數(shù)表。張敦福運用無網(wǎng)格法對移法。首先，運用有限元法求解裂紋尖端附近節(jié)點斜置45。半圓型表面裂紋_5]的擴展進行了數(shù)值模擬，的位移，代入裂紋尖端位移漸進表達式，計算出節(jié)點但是對于具有偏心距的斜置半橢圓表面裂紋應力強處應力強度因子，再運用插值法外推到裂紋尖端，從度因子的
6、計算和分析目前并未進行深人研究。而求得裂紋尖端應力強度因子。收稿日期：2010—08—25作者簡介：李莉(1982)，女，河南鄧州人，碩士研究生，研究方向為壓力容器及管道安全技術，E—mail：lm一420@163corn。第4O卷第2期李莉，等：斜置半橢圓表面裂紋應力強度因子分析對于三維裂紋模型，裂紋尖端附近在如圖1所示的局部坐標系(局部直角坐標系由坐標分量X、Y和Z構成，XY面為裂紋前緣任一點的法平面，YZa表面裂紋模型平面切平面。局部柱坐標系的坐標分量由r、、Z組成，r、所構成的平面為裂紋前緣任一點的法平面)位移場可表示為“一√E(2k-1，c。s~2--COS]+√[2尼+sn等+s
7、in71+。crc一√[2尼+n售一sin71+b整體模型圖2計算模型√E(3-2kc。s~2--COS]+。cr，cz文中采用實體建模方法，分別創(chuàng)建裂紋部分和不含裂紋體部分。為了滿足裂紋前緣奇異性的要訓=√sin爭+。(r)(3)求，運用ANSYS自帶的前處理命令生成奇異的二式中，、、叫為對應于局部坐標系的位移；r、為局維單元_6]，即裂紋尖端附近位移隨√r而變化，r為裂部柱坐標的坐標值；G為剪切模量；對于
