断裂力学是研究带裂纹构件在各种工作条件下裂纹的扩展、失稳和止裂的规律,并利用这些规律进行设计,保证产品的安全可靠。应力强度因子是断裂力学中表征裂纹尖端应力应变场强度的一个极为重要的参数,用应力强度因子表达的脆断准则为KI=KIC,其中,KIC为材料的断裂韧度,KI是构件裂纹尖端的应力强度因子,由材料的尺寸、形状和所受的载荷形式确定。目前,应力强度因子的求解方法有解析法、数值解法和实验标定法等。
裂纹问题的分析主要包括裂纹参量的计算:应力强度因子、J积分以及能量释放率等。目前,通过有限元分析裂纹的方法有多种:(1)内聚力(cohesive)单元;(2)扩展有限元方法(XFEM),通过设置损伤起始的判据,损伤演化规律,损伤稳定性控制等相关参数,实现裂纹扩展;(3)在abaqus中定义seam来预设裂纹扩展路径,可以模拟裂纹尖端的奇异性,计算裂纹强度因子以及能量释放率等参量;(4)VCCT方法;(5)Debond实现裂纹开裂。
计算结果对比:abaqus计算结果为719.623Mpa mm1/2;采用理论公式的计算结果为:720.6717Mpa mm1/2,相对误差为0.15%
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