《彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋擴展研究》是依託北京理工大學，由劉金祥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋擴展研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉金祥
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在實際工程中，彈塑性狀態下複合型裂紋大量存在。由於涉及到位移的強不連續性和裂紋尖端彈塑性應力狀態的複雜性，採用線彈性斷裂力學預測疲勞裂紋擴展壽命，或採用傳統的有限元法和裂紋萌生擴展準則模擬疲勞裂紋擴展都會遇到很大困難。內聚力模型拋棄了傳統斷裂力學關於起裂準則的概念，而將裂紋擴展看作是黏著區內材料不斷退化的結果，合理地反映了彈塑性狀態下材料連續漸進的斷裂過程。擴展有限元法是近幾年興起的一種數值計算方法，它基於單位分解構造位移逼近函式，使之包含問題不連續性的基本成分，克服了常規有限元法要求裂紋面與單元邊界一致、裂紋擴展以後需要重新劃分格線的缺點，在模擬裂紋擴展等不連續問題時極為有效。本課題將內聚力模型和擴展有限元法相結合，模擬彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋擴展過程，通過數值模擬並進行相關試驗驗證，形成彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋擴展壽命的預測方法。
結題摘要
Ⅰ-Ⅱ複合型裂紋是工程結構中常見的裂紋形式，在循環載荷作用下往往會導致零部件的疲勞失效。本研究針對彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋，套用擴展有限元結合循環內聚力模型的方法進行了研究。採用FORTRAN語言，通過ABAQUS用戶子程式UEL進行二次開發，編寫了結合循環內聚力模型的擴展有限元程式，同時採用ABAQUS腳本語言PYTHON編寫用於顯示計算結果的後處理程式。為複合型裂紋擴展的數值模擬提供數據支撐，進行了複合型疲勞裂紋擴展試驗的整體方案設計，完成了不同載入角度下的複合型疲勞裂紋擴展試驗。通過引入表征材料延性的參數λ，提出了可同時用於描述延性斷裂和脆性斷裂的統一內聚力模型。用擴展有限元結合循環內聚力模型的方法預測了CTS試件中疲勞裂紋擴展過程，修正了內聚力模型中用於描述循環損傷的損傷演化方程，研究了載入角度、載荷幅值和應力比對疲勞裂紋擴展的影響，提出了彈塑性狀態下複合型疲勞裂紋擴展壽命預測模型。目前，已發表由本基金項目資助並進行標註的SCI檢索期刊論文7 篇。
