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1、 9期周伟江:ANSYS在计算三维动态应力强度因子中的应用姒牡半7,居。s号(k-cos01(5叫牡半(1+y居in O(k-cos0Jf34y,平面应变,矗=气一.,(6l芒,平面应力、7通过裂纹面上各点处垂直于裂纹面的位移,在平面应变情况下,由式(6,式(7可得=者(7用最小二乘公式外推求出r=0处的K。(t值,即为所求动态应力强度因子。(7式中位移(图1有限立方体中圆裂纹由上述的有限元法求得。1.3单元形式的选取由于裂纹顶端区域应变场具有r1庀阶的奇异性。为此在裂纹顶端采用四分之一中点奇异等参元3|。对于线性弹性问题,这种单元构造自动生成r以以阶的奇异性。其他部位采用标准八节点等参元。2

2、ANSYS的运动方程的求解方法求解运动方程的主要方法有¨J:直接积分法和模态叠加法。直接积分法又可以分为完全法和缩减法。这里主要讨论直接积分法中的完全法,它是三种方法中功能最强和使用最频繁的。ANSYS中直接积分法的基础是Newmark逐步积分法。本文求解三维动态应力强度的思想是在按照完全分析法步骤计算所有时间离散点上的位移、应力等信息的基础上,再利用软件求解静态应力强度因子的方法,计算出某个时间点上的应力强度因子。最后,将所有取出的时刻和对应的应力强度因子的结果导人作图软件,我们就可以得到应力强度因子和时间的关系图,即动态应力强度因子。3算例为了模型的普遍性,采用断裂力学中常见的有

3、限尺寸立方柱体中深埋圆裂纹模型,如图1所示。图2裂尖网格考虑到对称结构,建立八分之一立方体的中心裂纹模型。有限立方的八分之一裂纹模型的尺寸埘1=0.03m,知2=0.03m,h=0.06m,在远处动态脉冲扰动p(f=盯。H(t影响下,如图2所示,其中a为裂纹半径,a/wI=0.5,埘l/w2=1,h/wl=2。选择单元MESH200和单元SOLID95,在单元属性中将MESH200的设置为KEYOPT(1=7。材料属性密度P=1000kg/m3,杨氏模量E=106Pa,泊松比影=0.2。图2给出了三维裂纹元素的网格。载荷步如图3,其中盯。=100Pa。最后进入通用后处理器求解得各个时间点和相 应的应力强度因子导人作图软件,其中纵坐标为将 ANSYS在计算三维动态应力强度因子中的应用作者:周伟江, 王生楠, ZHOU Wei-jiang, WANG Sheng-nan作者单位:西北工业大学航空学院结构工程系,西安,710072刊名:科学技术与工程英文刊名:SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING年,卷(期:2007,7(9参考文献(5条1.范天佑断裂动力学原理与应用 20062.范天佑断裂理论基础 20033.Henshell R D.Shaw K G Crack tip finite elements are unnecessay 1975(0

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