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非对称弯曲双边裂纹管道的应力强度因子
文章来源:本站收集  上传时间:2018-7-20  浏览量:893

  非对称曲折双方裂纹管道的应力强度因子孔令超,谢禹钧(抚顺石油学院机械工程分院,辽宁抚顺113001)因子。使用裂纹打开能量开释率,即G"积分的概念,经过特定的积分途径,给出了两种对称曲折下双方裂纹管道的应力强度因子表达式。关于非对称曲折状况,将裂纹截面处的弯矩进行分化,进而依据叠加原理,给出了非对称曲折双方裂纹管道的应力强度因子表达式。在此基础上,导出了与最大应力强度因子地点裂纹相邻裂尖是否发生应力会集的一个判别式,并给出了相应的阐明曲线。使用它能够方便地判别非对称曲折下该裂尖是否有可能引起损坏,在工程使用上具有含义。

  长期以来,人们一直使用守恒律来分析开裂问题。经典的积分是使用守恒律k的一个成功典范。但是,关于守恒律使用的研讨还远远不够。关于弹性二维边值问题,守恒律k有两个重量。如,假如裂纹面平行于坐标轴xi,经典的积分实质上就是k的第一个重量1,而Gn4则是第二个重量2.它们的物理含义不同。积分为裂纹面沿X1方向平动的能量开释率;G积分为裂纹面沿X2方向平动的能量开释率。关于同一裂纹问题,它们给出了不同方向的应力重量对Ki的奉献。

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  例如,要给出含裂纹梁的K/,积分通常用数值分析办法,而积分只依赖于材料力学中的曲折理论断定的应力应变参量。本文在Gl只分概念的基础上,给出含双方裂纹管道的应力强度因子表达式,评论了非对称曲折下的应力强度因子的若干问题。

  在三维应变场中,位移u是坐标X1、X2、X3的函数。假如裂纹面垂直于X2轴,那么裂纹面打开的能量开释率或积分可表明为4:其间,为裂纹面,或以裂纹边际为鸿沟的三维曲面;w是应变能密度;Ti是作用在曲面外侧的面力矢量;n是积分曲面的单位外法线矢量;G积分为中裂纹面nd/沿X2方向平动的能量开释率。

  裂纹尖端近场积分途径2对称曲折状况下含双方裂纹管道的应力强度因子和别离给出了双方裂纹对称曲折的两种方式。q为单位长度上的横向均布载荷;Q为横向剪力;M为弯矩。上标'+表明裂纹截面;‘一’表明远场截面。管道兼有壳体和梁的特征,能够使用三维守恒律及梁的曲折理论核算它的应力强度因子147.关于所示裂纹管,给出:关于所示裂纹管,一起给出:3非对称曲折状况下含双方裂纹管道的应力强度因子非对称曲折状况下,双方对称环向穿透裂纹管截面如所示。M+为裂纹截面弯矩。0为M+与坐标轴X3之间的夹角。如所示,M+在X3和X1方向上能够分化成M1和M2,别离表明为:非对称曲折下对称环向穿透裂纹管截面所以,所示景象分化为(a)和(b)即非对称曲折可视为和所给出的两种状况的叠加。因为对称性,0的取值规模。当0=0时,等同于所示状况。当0=n/2时,等同于所示状况。依据叠加原理其间和式(3)、(7),/、a、/'和:处的应力强度因子别离为:弯矩AT在i和力方向上的分化纹管将发生拉应力方式的有害应力会集,可能引起损坏,而具有工程含义。从(15)式能够看出,恒为负值,不予考虑。Kf恒为正值,K和K1的值随0和,的改变有可能为正,也有可能为负。在(13),令K>,有中0和,的联系。图中曲线以上部分表明的应力强度因子K为负值,裂纹尖端理论上为压应力场;曲线以下部分表明K为正值,裂纹别的,值得注意的是,从中还可看出,曲线以下区域面积远远大于曲线以上区域面积,阐明K在绝大多数状况下都为正,因而a处一般为危险区。在/处,因为kT=一K,状况则正好相反。

  4定论基于守恒律、G~积分概念、梁的曲折理论以及叠加原理,评论了非对称曲折状况下双方裂纹管的应力强度因子,并给出了与最大应力强度因子地点裂尖相邻裂尖是否发生有害应力会集的一个判别式。在工程使用上有含义。假如把公式(5)和(9)用级数打开,则使此办法更为简略。跟着这种办法研讨的深入,必将能处理更为杂乱的问题。

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