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弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的有限元分析 被引量:12
1
作者 何家胜 朱光强 +2 位作者 朱晓明 路远明 吴建平 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期153-159,共7页
对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限... 对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限元法中的1/4点位移法计算弯扭组合载荷下圆管表面椭圆裂纹前沿的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子,并分析其随裂纹深度增加时的变化规律.运用该方法计算了有关模型的应力强度因子,并与该模型的实验值进行了比较,计算结果和实验结果吻合良好. 展开更多
关键词 1/4点奇异单元 有限元法 复合型应力强度因子 半椭圆表面裂纹
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螺杆钻具传动轴接头表面裂纹断裂性能研究 被引量:11
2
作者 廖贵鹏 赵广慧 +2 位作者 梁政 李鲲 钟季佳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期258-264,I0018,共8页
以螺杆钻具的作业载荷为依据,对传动轴上端接头螺纹进行断裂性能研究。首先,通过强度分析,确定接头螺纹易发生断裂的危险位置;然后,考虑材料的弹塑性以及螺纹升角,建立螺纹根部含横向半椭圆表面裂纹的外螺纹接头和相啮合水帽的有限元模... 以螺杆钻具的作业载荷为依据,对传动轴上端接头螺纹进行断裂性能研究。首先,通过强度分析,确定接头螺纹易发生断裂的危险位置;然后,考虑材料的弹塑性以及螺纹升角,建立螺纹根部含横向半椭圆表面裂纹的外螺纹接头和相啮合水帽的有限元模型,定量评价弹塑性和螺纹升角对接头断裂性能的影响。结果表明,材料塑性变形和螺纹升角对裂纹前缘J积分的影响较大,忽略这两个因素得到的结果偏于不安全。最后,利用所建立的弹塑性有限元模型,对于上扣预紧力单独作用以及上扣预紧力和工作扭矩共同作用的两种载荷条件,得到螺纹根部裂纹前缘的临界形状比及其对应的量纲为一的J积分随裂纹扩展的变化,为进一步研究螺杆钻具传动轴接头螺纹的疲劳寿命提供依据。 展开更多
关键词 螺杆钻具传动轴 接头螺纹 半椭圆表面裂纹 弹塑性断裂 螺纹升角
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基于APDL和UIDL联合技术计算三维表面裂纹应力强度因子 被引量:5
3
作者 车福炎 耿黎明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1223-1229,共7页
工程上常将裂纹看作是半椭圆表面裂纹。由于建立半椭圆表面裂纹的全裂纹有限元模型并非易事,在应用有限元法求解裂纹的应力强度因子时,常取裂纹模型的1/4进行分析。采用模型分块处理方法,利用Ansys软件,联合APDL和UIDL技术进行二次开发... 工程上常将裂纹看作是半椭圆表面裂纹。由于建立半椭圆表面裂纹的全裂纹有限元模型并非易事,在应用有限元法求解裂纹的应力强度因子时,常取裂纹模型的1/4进行分析。采用模型分块处理方法,利用Ansys软件,联合APDL和UIDL技术进行二次开发,实现通过简单界面操作建立半椭圆表面裂纹的全裂纹模型,并可将全裂纹模型方便地嵌入到实体结构中。使用该建模方法分别求解了中心半椭圆表面裂纹和斜置半椭圆表面裂纹的应力强度因子,与理论解和文献中的求解结果基本一致。表明使用该二次开发建立的全裂纹模型求得的应力强度因子是准确可靠的。该联合开发的建模功能可以用来求解复杂外载和复杂结构的应力强度因子,对工程实际应用有重要的应用价值。 展开更多
关键词 半椭圆表面裂纹 应力强度因子 ANSYS二次开发 全裂纹模型
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三维斜置表面裂纹应力强度因子边界元计算及分析 被引量:5
4
作者 高文 王生楠 闫晓中 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期503-508,共6页
建立半椭圆表面裂纹模型,并借助边界元分析软件FRANC3D计算不同裂纹面网格划分下裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,将计算结果与理论解进行比较,分析裂纹面网格划分对计算结果精度的影响,得出最优网格划分;在此基础上计算两种斜置半椭... 建立半椭圆表面裂纹模型,并借助边界元分析软件FRANC3D计算不同裂纹面网格划分下裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,将计算结果与理论解进行比较,分析裂纹面网格划分对计算结果精度的影响,得出最优网格划分;在此基础上计算两种斜置半椭圆表面裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,分析斜置角度和椭圆角对裂纹前沿应力强度因子的影响,对工程实际具有参考意义。 展开更多
关键词 应力强度因子 斜置 半椭圆表面裂纹 边界元
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钻杆接头表面裂纹的断裂性能研究 被引量:4
5
作者 赵广慧 赵莉 +2 位作者 石健 唐松 李举 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期838-844,937,共7页
定向井的钻井作业中,受到最大拉力的井口附近以及交变弯矩作用的造斜段是钻杆发生断裂的危险范围;接头螺纹及加厚过渡段的截面形状变化比较大,结构复杂,是疲劳裂纹产生的最主要的区域。以API NC50钻杆接头为例,建立了公螺纹根部含半椭... 定向井的钻井作业中,受到最大拉力的井口附近以及交变弯矩作用的造斜段是钻杆发生断裂的危险范围;接头螺纹及加厚过渡段的截面形状变化比较大,结构复杂,是疲劳裂纹产生的最主要的区域。以API NC50钻杆接头为例,建立了公螺纹根部含半椭圆表面裂纹的接头有限元模型,通过研究拉力、弯矩分别作用下裂纹前缘的断裂性能发现:公螺纹中完整啮合第一扣的根部最容易产生疲劳裂纹;拉力作用下量纲为一的应力强度因子大于弯矩单独作用的情况。另外,得到了螺纹根部裂纹扩展至不同深度的临界形状比,拟合出拉力和弯矩分别作用下量纲为一的应力强度因子随着裂纹扩展的变化规律,为研究位于井口附近以及造斜段的钻杆接头螺纹的疲劳寿命提供依据。 展开更多
关键词 钻杆接头 螺纹 半椭圆表面裂纹 断裂性能 应力强度因子
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汽轮机叶轮T型叶根槽半椭圆表面裂纹应力强度因子数值研究 被引量:3
6
作者 王立清 盖秉政 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第32期76-81,共6页
为确定在离心力作用下汽轮机叶轮T型叶根槽半椭圆表面裂纹的应力强度因子,采用三维有限元法求解含裂叶轮的位移场。表面裂纹前缘平方根应力奇异性使用由20节点三维等参块单元退化而成的四分之一节点奇异单元来模拟。在有限元分析中,考... 为确定在离心力作用下汽轮机叶轮T型叶根槽半椭圆表面裂纹的应力强度因子,采用三维有限元法求解含裂叶轮的位移场。表面裂纹前缘平方根应力奇异性使用由20节点三维等参块单元退化而成的四分之一节点奇异单元来模拟。在有限元分析中,考虑了叶根与叶根槽的接触作用。对具有不同椭圆率的表面裂纹,通过位移相关技术计算了沿裂纹前缘各点的应力强度因子,研究了裂纹长度对沿裂纹前缘各点应力强度因子的影响。数值结果表明:I型、II型和III型应力强度因子都在表面点达到最大值;随着表面裂纹长度的增大,沿裂纹前缘各点的I型应力强度因子也增大。 展开更多
关键词 汽轮机叶轮 T型叶根槽 半椭圆表面裂纹 接触 作用 应力强度因子 有限元法
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焊接接头应力强度因子计算公式的改进 被引量:4
7
作者 彭洋 童乐为 +1 位作者 ZHAO Xiao-ling XIAO Zhi-gang 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期225-231,共7页
针对焊接接头的半椭圆表面裂纹的应力强度因子SIF的计算公式,该文介绍了目前常用的Newman-Raju-Maddox模型和Yamada-Hirt-Albert模型以及两种模型的异同性。经过分析,发现Yamada-Hirt-Albert模型存在不足,其SIF公式难以合理地计算均匀... 针对焊接接头的半椭圆表面裂纹的应力强度因子SIF的计算公式,该文介绍了目前常用的Newman-Raju-Maddox模型和Yamada-Hirt-Albert模型以及两种模型的异同性。经过分析,发现Yamada-Hirt-Albert模型存在不足,其SIF公式难以合理地计算均匀受拉状态下的SIF值。在对现有文献中研究数据的分析基础上,改进了Yamada-Hirt-Albert模型,提出了新的SIF计算公式。经与Benchmark数据以及其他国外试验结果的比较,验证了该文所提出的SIF改进公式具有更好的可靠性。 展开更多
关键词 线弹性断裂力学 焊接接头 半椭圆表面裂纹 应力强度因子 计算公式
原文传递
半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子的计算 被引量:4
8
作者 彭志刚 赵小兵 +1 位作者 刘青峰 夏勇 《计算机仿真》 CSCD 2008年第7期332-335,共4页
在断裂力学中,如何求取应力强度因子一直是一个重要的课题。该文通过MSC.Marc提供的断裂力学模块,采用三维J积分法计算含有半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子。首先通过MSC.Marc.Mentat建立特定裂纹体有限元模型,假设裂纹前缘处在平面应... 在断裂力学中,如何求取应力强度因子一直是一个重要的课题。该文通过MSC.Marc提供的断裂力学模块,采用三维J积分法计算含有半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子。首先通过MSC.Marc.Mentat建立特定裂纹体有限元模型,假设裂纹前缘处在平面应变状态下,由MSC.Marc计算出裂纹前沿的J积分,再由J积分计算出裂纹前缘的应力强度因子值。最后将计算结果与经验公式得到的结果进行了比较。仿真结果表明,通过MSC.Marc采用三维J积分法计算的应力强度因子具有较高的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 应力强度因子 半椭圆表面裂纹 有限元模型
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碳纤维复材加固钢板表面裂纹疲劳扩展研究 被引量:4
9
作者 孟兮 郑云 陈煊 《钢结构》 2018年第3期34-38,27,共6页
提出半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元计算方法,该方法利用有限元软件计算裂纹前缘应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展量,通过有限元网格的自动重构来模拟分析表面裂纹的疲劳扩展过程。以中心表面裂纹钢板为研究对象,验证了所... 提出半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元计算方法,该方法利用有限元软件计算裂纹前缘应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展量,通过有限元网格的自动重构来模拟分析表面裂纹的疲劳扩展过程。以中心表面裂纹钢板为研究对象,验证了所提方法的有效性和可行性,在此基础上,对常幅疲劳荷载作用下碳纤维复材(CFRP)加固钢板的表面裂纹扩展特性及疲劳寿命预测进行了研究。研究结果表明:CFRP加固能有效降低表面裂纹的扩展速率,长度方向由于直接受到CFRP的约束作用扩展速率降幅更大;裂纹形状比对CFRP加固效果影响较大,形状扁平的表面裂纹的疲劳寿命提升效果更好;加固后裂纹形状比相对加固前有所增大,增幅与其初始裂纹尺寸有关。 展开更多
关键词 疲劳扩展 半椭圆表面裂纹 碳纤维复材 有限元
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斜置半椭圆表面裂纹应力强度因子分析 被引量:3
10
作者 李莉 李晓红 《石油矿场机械》 2011年第2期16-19,共4页
通过大型有限元软件ANSYS,采用实体建模法建立了半椭圆表面裂纹的有限元模型,并分析了具有偏心距的斜置半椭圆状表面裂纹应力强度因子的变化曲线,以及偏心距e、斜置角度α、椭圆角θ对应力强度因子的影响,丰富了半椭圆表面裂纹的研究内... 通过大型有限元软件ANSYS,采用实体建模法建立了半椭圆表面裂纹的有限元模型,并分析了具有偏心距的斜置半椭圆状表面裂纹应力强度因子的变化曲线,以及偏心距e、斜置角度α、椭圆角θ对应力强度因子的影响,丰富了半椭圆表面裂纹的研究内容,可为工程实际应用提供参考。 展开更多
关键词 斜置 应力强度因子 半椭圆表面裂纹
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受压弯作用构件半椭圆表面裂纹的疲劳扩展分析 被引量:3
11
作者 张佳敏 耿黎明 陶伟明 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期408-411,共4页
本文给出了半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元仿真分析方法,并对潜艇锥柱结合壳焊趾处压弯联合交变载荷作用下的裂纹扩展进行了计算分析。该方法利用有限元分析计算裂纹前沿应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展速率及扩展量,对有... 本文给出了半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元仿真分析方法,并对潜艇锥柱结合壳焊趾处压弯联合交变载荷作用下的裂纹扩展进行了计算分析。该方法利用有限元分析计算裂纹前沿应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展速率及扩展量,对有限元网格随着裂纹的扩展进行自动重构,从而模拟分析裂纹的疲劳扩展过程。考察了两种初始尺寸半椭圆表面裂纹的情况,计算了裂纹尺寸、应力强度因子随裂纹扩展的变化历程。仿真计算结果表明,初始裂纹尺寸对于疲劳扩展的影响主要体现在初、中期的扩展上,对后期的扩展速率、裂纹形态影响不大;当考虑了焊接区应力集中效应后,扩展的速度提高,总的疲劳扩展寿命下降。本文方法和程序可用于其他较复杂构件表面裂纹的扩展分析。 展开更多
关键词 压-弯构件 疲劳扩展 半椭圆表面裂纹 锥柱结合壳
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承压反应堆压力容器裂纹前沿约束效应的分析 被引量:3
12
作者 王钟羡 郭华泾 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1251-1254,共4页
基于J-A_2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 ... 基于J-A_2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 mm),取三组不同材料应变硬化指数n=10、15、20的情况进行了弹塑性分析,得到相对应的J积分和约束参量A_2。研究结果表明:J积分随着短长轴比a/c减小而有所增大,而几乎不受硬化指数n的影响;硬化指数n的增大会弱化a/c对A_2的影响;裂纹最深点(θ=90°)是最危险点处。 展开更多
关键词 表面半椭圆裂纹 高温高压 约束效应 J积分 约束参量
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弯矩和双轴拉压载荷下含半椭圆表面裂纹平板的极限载荷分析 被引量:3
13
作者 陈琼 吕原君 高增梁 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1175-1183,共9页
极限载荷作为含缺陷结构完整性评定的主要参量之一直接影响着评定结果,一直是许多学者关注的重点。多轴载荷条件下含半椭圆表面裂纹平板的极限载荷是当前研究的重要方向。针对含半椭圆表面裂纹平板,基于von Mises屈服准则,推导出了在平... 极限载荷作为含缺陷结构完整性评定的主要参量之一直接影响着评定结果,一直是许多学者关注的重点。多轴载荷条件下含半椭圆表面裂纹平板的极限载荷是当前研究的重要方向。针对含半椭圆表面裂纹平板,基于von Mises屈服准则,推导出了在平板端面施加拉弯组合载荷和在平板两侧施加轴向力的作用下的极限载荷表达式,并通过n1坐标得到了屈服线,研究了平板两侧轴向力的影响。本文解与现有的单轴拉弯组合载荷下的解一致,同时与在相同载荷条件下含矩形表面裂纹平板的极限载荷解做了对比。结果表明:当沿厚度方向裂纹深度较大或沿宽度方向裂纹宽度较大时,矩形裂纹代替半椭圆裂纹会存在过度保守的结果。 展开更多
关键词 多轴载荷 半椭圆表面裂纹 平板 极限载荷
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基于最大裂纹张口位移计算应力强度因子的方法研究(英文) 被引量:2
14
作者 陈景杰 黄一 刘刚 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第9期1041-1051,共11页
文章提出了基于最大裂纹张口位移计算I型应力强度因子的新方法,该方法适用于复合载荷(均匀拉伸和纯弯曲载荷组合)作用下的具有半椭圆表面裂纹的有限平板模型。首先,理论推导了具有埋藏裂纹的无限大平板受均匀拉伸载荷作用时应力强度因... 文章提出了基于最大裂纹张口位移计算I型应力强度因子的新方法,该方法适用于复合载荷(均匀拉伸和纯弯曲载荷组合)作用下的具有半椭圆表面裂纹的有限平板模型。首先,理论推导了具有埋藏裂纹的无限大平板受均匀拉伸载荷作用时应力强度因子与裂纹最大张口位移的对应关系,再应用有限元数值模拟技术,考虑了表面效应、模型尺寸效应及载荷形式的影响,然后基于有限元模拟结果,根据多元多次最小二乘法原理拟合出对应修正系数表达式,最终建立了复合载荷作用下有限平板裂纹尖端应力强度因子与最大张口位移的函数关系,实现了由容易获得的最大裂纹张口位移确定应力强度因子的方法。该方法避免了对裂纹尖端的应力场、位移场的分析,为实际应用中应力强度因子的获得提供了新的方法。 展开更多
关键词 应力强度因子 半椭圆表面裂纹 复合载荷 最大裂纹张口位移
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STOCHASTIC PROPAGATION OF SEMI-ELLIPTICAL SURFACE CRACK
15
作者 Zhu Weiqiu Jiang Mingxiao (Department of Mechanics,Zhejiang University,Hangzhou,310027,P.R.China) 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 1995年第3期236-244,共9页
The semi-elliptical surface crack growth of structural components with uncertain material resistance under random loading is studied by using the stochastic averaging principle.The FPK equation governing the transitio... The semi-elliptical surface crack growth of structural components with uncertain material resistance under random loading is studied by using the stochastic averaging principle.The FPK equation governing the transition probability density function of crack lengths is derived.The analytical solution of the FPK equation for the case of that the equations for the crack growth in the surface and depth directions are uncoupled is obtained.The effects of the parameters of the stress process and of the material property on the behavior of semi-elliptical fatigue crack growth of the components with deterministic resistance to crack growth in the stationary Gaussian stress process are examined.The comparison of the analytical result with digital simulation shows the effectiveness of the present method. 展开更多
关键词 fatigue crack growth semi-elliptical surface crack fatigue life RELIABILITY stochastic averaging
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抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹形状关系研究 被引量:1
16
作者 孟宪红 苏芳 《石油矿场机械》 2007年第10期8-10,共3页
在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面... 在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积,就可以确定其寿命。此结论对于工程实际中应用无损探伤技术预测抽油杆剩余寿命有重要价值,可大幅度缩减抽油杆剩余寿命预测的时间及工序。 展开更多
关键词 抽油杆 表面半椭圆裂纹 剩余寿命 预测
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Evaluation of the Formula of Stress Intensity Factor K_1 for Semi-Elliptical Surface Crack
17
作者 XU Jing jing, WANG Zhi ling, SHAO Ren xing, WU Yi min School of Mechanical and Electronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China 《Advances in Manufacturing》 2000年第1期18-21,共4页
The stress intensity factor (SIF) of the semi elliptical surface crack in the finite body under extensional stress is sclculated by using the FEM software ANSYS release 5.5. The correction factor M f of SIF at ... The stress intensity factor (SIF) of the semi elliptical surface crack in the finite body under extensional stress is sclculated by using the FEM software ANSYS release 5.5. The correction factor M f of SIF at different point along the front of the crack is determined.The relation between M f and the semi elliptical shape a/c , the relative crack depth a/b , the variation of angle θ , the relative crack width 2c/w and the relative height width ratio h/w are calculated respectively. Finally the application range and the modification of the engineering formula about SIF is proposed. 展开更多
关键词 FEM semi-elliptical surface crack stress intensity facotor extensional stress finite body
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拉弯组合荷载下CFRP加固钢板表面裂纹应力强度因子分析 被引量:1
18
作者 孟兮 郑云 陈煊 《钢结构》 北大核心 2017年第11期16-20,共5页
采用"三维实体-弹簧-壳"有限元模型对承受拉弯组合荷载的CFRP加固钢板表面裂纹应力强度因子(SIF)进行计算,并研究了拉弯应力比、裂纹特征及粘贴层数等因素对加固效果的影响。研究结果表明:采用CFRP加固,可显著降低钢板半椭圆... 采用"三维实体-弹簧-壳"有限元模型对承受拉弯组合荷载的CFRP加固钢板表面裂纹应力强度因子(SIF)进行计算,并研究了拉弯应力比、裂纹特征及粘贴层数等因素对加固效果的影响。研究结果表明:采用CFRP加固,可显著降低钢板半椭圆表面裂纹前缘的应力强度因子;最大名义拉应力相同的条件时,CFRP的加固效果随拉弯应力比的增大而降低;裂纹特征对加固效果影响较大,对于裂纹面面积较大及形状扁平的裂纹CFRP会取得更好的加固效果;增加CFRP层数能在一定程度上提升加固效果,但加固效果与其粘贴层数并不成正比,需考虑胶层传递荷载能力以免造成材料的浪费。 展开更多
关键词 CFRP 半椭圆表面裂纹 应力强度因子 拉弯组合荷载 有限元
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钻柱表面裂纹在拉扭作用下的弹塑性断裂性能 被引量:1
19
作者 赵广慧 汪浩瀚 +1 位作者 石健 赵莉 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期157-164,共8页
在钻井作业过程中,井口附近钻杆受到的拉力和扭矩往往达到整个钻柱的最大值,尤其是在上提钻柱解卡、震击解卡以及蹩钻、卡钻情况发生时,井口附近钻杆受力更为恶劣。针对井口附近钻杆的断裂问题,以某超深直井的实际工况载荷为例,将钻杆... 在钻井作业过程中,井口附近钻杆受到的拉力和扭矩往往达到整个钻柱的最大值,尤其是在上提钻柱解卡、震击解卡以及蹩钻、卡钻情况发生时,井口附近钻杆受力更为恶劣。针对井口附近钻杆的断裂问题,以某超深直井的实际工况载荷为例,将钻杆外表面的缺陷简化为横向半椭圆裂纹,以30CrMo作为钻杆材料并通过实验拟合得到其Ramberg–Osgood(R–O)本构模型,研究了拉力和扭矩组合作用下裂纹的弹塑性断裂特性。得到钻进工况下钻柱外表面裂纹扩展至不同深度的临界形状比以及塑性成分在J积分中所占的比例;定量分析了拉力波动和扭矩波动对井口附近钻杆弹塑性断裂性能的影响,发现扭矩波动对裂纹扩展的贡献远大于拉力波动,避免钻柱受到扭转冲击对延长钻柱寿命有重要意义。 展开更多
关键词 钻柱 半椭圆表面裂纹 J积分 弹塑性断裂 有限元
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随机应力过程下半椭圆型表面裂纹的扩展
20
作者 蒋鸣晓 朱位秋 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第3期222-227,共6页
本文应用随机平均原理研究了在随机载荷作用下具有随机抗裂特性的构件所含半椭圆型表面裂纹的疲劳扩展,导出了支配半椭圆型表面裂纹尺寸的转移概率密度的FPK方程,给出了裂纹扩展方程在表面和深度两个方向互不耦合情形下的解析解.... 本文应用随机平均原理研究了在随机载荷作用下具有随机抗裂特性的构件所含半椭圆型表面裂纹的疲劳扩展,导出了支配半椭圆型表面裂纹尺寸的转移概率密度的FPK方程,给出了裂纹扩展方程在表面和深度两个方向互不耦合情形下的解析解.通过数例详细考察了具有确定性抗裂特性的构件所含半椭圆型表面疲劳裂纹在平稳窄带高斯应力作用下的扩展行为,并用数字模拟验证方法的有效性. 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展 可靠性 随机平均 断裂力学
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