[發明專利]三維沖擊載荷彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區的分析方法

有效

• 申請號: 201910789023.8
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110489900B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 楊大鵬;潘海洋;黨令軍;張平萍;楊新華
• 申請（專利權）人: 鄭州職業技術學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 北京博海嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 16007
• 代理人: 徐錦妙

本發明公開了三維沖擊載荷彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區的分析方法，綜合考慮了沖擊作用應力，三維塑性區域邊界上沖擊正應力與沖擊剪應力，用數值解法計算出三維彈塑性彎曲裂紋尖端的動態塑性區，在同樣外載荷作用下，三維彈塑性彎曲裂紋尖端動態塑性區隨著三維裂紋體厚度的增大而減小，隨著三維裂紋體厚度的均勻增大，三維彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區尺寸最大值不斷減小，減小的幅度越來越小，最終趨于平面應變狀態下的彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區尺寸最大值。當三維裂紋體幾何尺寸相時，三維彎曲裂紋尖端塑性區尺寸最大值隨沖擊載荷的不斷增強而逐漸增大。本發明建立了一個計算三維彈塑性彎曲裂紋動態塑性區的嶄新理論模型，能更精確地服務于工程實際。

技術領域

本發明涉及彎曲裂紋擴展路徑的研究，尤其涉及三維沖擊載荷彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區的分析方法。

背景技術

迄今為止關于彎曲裂紋斷裂特性的研究成果主要局限于二維線性彈性斷裂、二維非線性彈性斷裂以及二維彈塑性斷裂問題，關于沖擊載荷作用下三維裂紋體彈塑性彎曲裂紋的路徑預測、三維裂紋體彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區域動態應力場的計算、動態塑性區域范圍的確定問題至今尚未研究。在工程實際中，裂紋體結構的厚度往往比較大，通常是不可忽略的。因此，研究三維裂紋體彈塑性彎曲裂紋的沖擊斷裂特性是非常有必要的。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供三維沖擊載荷彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區的分析方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

三維沖擊載荷彈塑性彎曲裂紋尖端塑性區的分析方法，其特征在于：所述分析方法包括以下步驟：

S1：三維彎曲裂紋尖端動態塑性區邊界應力狀態的分析；

S2：三維彎曲裂紋尖端動態塑性區最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度的數值求解；

S3：三維彎曲裂紋尖端動態塑性區尺寸最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度變化分析。

進一步的，步驟S3中三維彎曲裂紋尖端動態塑性區尺寸最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度變化分析具體包括：

S31：選擇相同材質下不同厚度的三維彎曲裂紋體進行分析；

S32：在不同厚度的三維彎曲裂紋體的外部分別加載相同的沖擊載荷；

S33：計算在相同時間下不同厚度的三維裂紋體尖端動態塑性區尺寸最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度；

S34：在同一坐標系下繪制同一厚度、不同彎曲裂紋形狀參數的三維裂紋體的動態塑性區尺寸最大值于不同長度的裂紋直線部分延長線上的投影長度變化曲線。

進一步的，步驟S3中三維彎曲裂紋尖端動態塑性區尺寸最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度變化分析具體還可以包括：

S31：選擇相同材質下不同厚度的三維彎曲裂紋體進行分析；

S32：在不同厚度的三維彎曲裂紋體的外部分別加載相同的沖擊載荷；

S33：計算在相同時間下不同厚度的三維裂紋體的尖端動態塑性區尺寸最大值于裂紋直線部分延長線上的投影長度；

S34：在同一坐標系下繪制同一厚度的三維裂紋體在不同外應力下動態塑性區尺寸最大值于不同長度的彎曲裂紋直線部分延長線上的投影長度變化曲線。