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表面裂纹疲劳扩展和应力强度因子研究
| 论文题名： | 表面裂纹疲劳扩展和应力强度因子研究 |
| 关键词： | 应力强度因子;表面裂纹疲劳扩展;有限元;裂纹形状预测;子模型法;桥梁结构 |
| 摘要： | “疲劳”是引起工程结构和构件失效的最主要原因，桥梁的使用寿命基本上由疲劳裂纹扩展所控制，而表面裂纹往往是材料疲劳的起始裂纹，所以，对表面裂纹的疲劳扩展和应力强度因子的研究具有重要的工程实际意义。 本文首先研究表面裂纹的应力强度因子，其中重点研究两类裂纹：一种是位于构造或应力状态比较复杂的结构件中；另一种是裂纹本身的形状在经验公式的适用范围之外的，以上这两种情况都不能适用现有的应力强度因子经验计算公式。因而本文将采用有限元子模型法计算表面裂纹的应力强度因子。文中计算了Newman-Raju 公式适用范围裂纹的应力强度因子，证实该有限元法可有效地计算拉伸和弯曲疲劳试样的应力强度因子。 采用有限元子模型法还计算了钢结构模拟件(箱形结构)的应力强度因子，给出了该结构疲劳试验的加载方案；有限元子模型法所预测的疲劳断裂的部位与试验结果相一致。 根据有限元计算结果，提出了对平板拉伸情况下Newman-Raju 经验公式的修正，以适用于裂纹扩展的后期，即裂纹尺寸相对钢板厚度和宽度都比较大的情况。用该修正公式预测了拉伸载荷下平板试样中表面裂纹扩展的形状变化规律。研究结果表明，本文提出的经验公式修正系数在限定范围内是有效的，可以作为相关研究的参考。 |
| 作者： | 涂周杰 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 陈传尧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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