目录 1.0 简介 1 2.0 背景 12 2.1 识别关键疲劳敏感细节 12 2.2 断裂行为类型 15 2.3 断裂力学分析 16 3.0 断裂试验 35 3.1 试样制作、残余应力和材料特性 35 3.2 带结构细节的工字梁弯曲 41 3.3 带加筋壳的箱梁弯曲 45 3.4 带孔和 CCT 拉伸试样 47 4.0 试验分析 98 4.1 PD6493 计算 100 4.2 扩展裂纹的塑性极限载荷计算 111 4.3 计算施加 J 的有限元分析 112 4.4 J 估算方案 115 4.5 通过 J-R 曲线分析预测裂纹扩展121 4.6 Landes 归一化方法 125 4.7 通过裂纹张开角预测裂纹扩展 129 5.0 延性断裂模型在船舶结构中的应用指南 180 5.1 钢材和填充金属的规格 180 5.2 断裂力学试验方法 183 5.3 推荐的延性断裂模型 185 6.0 结论和进一步研究的建议 191 附录 1:HSLA-80 和 EH-36 材料的选定 J-R 曲线 附录 2:工字梁实验的实验数据 附录 3:箱梁实验的实验数据 附录 4:Cope-Hole 实验的实验数据 附录 5:样品应力强度因子计算 附录 6:工字梁和箱梁试件的极限载荷预测
将残余应力效应纳入塑性、断裂和疲劳裂纹扩展模型以评估铝制船舶结构的可靠性 1.0 目标。 1.1 本项目的目标是开发一种经过实验校准和验证的计算工具,该工具可准确预测结构铝合金在残余应力影响下因疲劳和延性断裂而产生的塑性响应和失效。该数值工具不仅可用于铝制船舶结构的可靠性评估和生存力分析,还可用于制定船舶设计和优化的断裂控制计划。 2.0 背景。 2.1 近年来,计算力学的快速发展使工程师能够分析复杂的船舶结构、评估结构可靠性和优化结构设计。因此,对更精确的材料模型的需求变得越来越明显;特别是当最小化设计裕度成为重量优化或延长寿命的方法时。 2.2 船舶结构可能会受到大海或事故(如碰撞和搁浅)造成的极端载荷条件的影响。军用舰船在作战中还要承受严峻的载荷,在极端条件下,舰船结构可能会发生较大的塑性变形,这种变形可能是单调的,也可能是循环的,从而导致结构失效。2.3 到目前为止,绝大多数结构分析采用经典的 J 2 塑性理论来描述金属合金的塑性响应,该理论假设静水应力和应力偏量第三不变量不影响塑性行为。然而,越来越多的实验证据表明,J 2 塑性理论中的假设对许多材料来说是无效的。Gao 等(2009)注意到 5083 铝合金的塑性响应与应力状态有关,并提出了 I 1 -J 2 -J 3 塑性模型。2.4 等效断裂应变通常用作延性断裂准则,人们普遍认为它的值取决于应力三轴性(Johnson and Cook,1985)。然而,最近的研究表明,单独的应力三轴性不足以表征应力状态对延性断裂的影响。Gao 等人(2009)开发了一种应力状态相关的延性断裂模型,其中失效等效应变表示为应力三轴性和应力偏差的第三不变量的函数,并且针对 ABS Grade DH36 钢校准了该断裂模型。2.5 Gao 团队(Jiang, Gao and Srivatsan;2009)的先前研究开发了一种不可逆内聚区模型来模拟疲劳裂纹扩展。该模型已成功针对 7075 铝合金进行校准,并预测了紧凑拉伸剪切试样中的疲劳裂纹扩展。数值结果捕捉了加载模式和过载对疲劳裂纹扩展速率的影响。2.6 焊接接头广泛应用于船舶结构。然而,它们给建模和分析带来了很大的复杂性,例如母材、焊件和热影响区的材料行为和特性不同;焊趾处的几何不连续性(这会改变应力分布并导致焊趾处出现高应力)和残余应力。这些因素加剧了施加在底层材料上的局部应力,降低了不考虑此类影响的材料模型的准确性。焊缝通常不会在结构尺度上以这种详细程度建模,但由于这些原因,故障通常会在这个区域开始
闭合阈值,73 通用格式,323 紧凑试件,87 紧凑拉伸试件,457,557 微拉伸,221 柔顺性,525 压缩预裂,43 简洁格式,323 恒幅载荷,151 基于约束的失效评估,245 CmTelation,525 腐蚀,355 裂纹,309 裂纹停止,539 裂纹分支,491 裂纹闭合,3,22,60,405,415,491,525,557 塑性诱导,203 裂纹深度,539 裂纹前沿形状,506 裂纹扩展,138,167,203,221,355,368,457,491,506 机制, 22,557 平面外,124 速率,60,124,281
疲劳是军用飞机结构设计和持续适航性监测中的一个重要考虑因素。在 1991 年于巴斯举行的上一次 AGARD 会议上,会议确定需要审查用于评估机身部件疲劳损伤和裂纹扩展的几种方法的有效性,方法是将其预测与全尺寸试验和服务经验进行比较,从而对每种方法固有的保守程度进行分类。后一种考虑对于疲劳消耗的合理管理至关重要。为此目的。AGARD 内的结构和材料小组 (SMP) 于 1993 年秋季组织了一次研讨会,题为“疲劳损伤和裂纹扩展预测技术评估”。
对裂纹尖端的氢浓度分布进行了初步分析,以此为基础建立更严格的模型,从而预测裂纹扩展动力学。其显著特点是使用边界拟合坐标法进行数值分析,并在裂纹尖端和裂纹壁采用通量边界条件。在此开发阶段,已采用应力状态的简单解析表达式。使用极限情况,边界拟合坐标法已显示可得出与边界积分和有限元法相当的结果。将恒定浓度和通量边界条件对裂纹尖端氢分布的预测进行比较,表明后者应适用于低合金钢,但由于晶格扩散率低得多,因此对于面心立方晶格可以获得等效结果。
8.1 简介 8.2 输入变量的分布 8.2.1 初始缺陷尺寸的分布 8.2.2 焊趾半径和参数 Y 和 Kt 的分布 8.2.3 裂纹扩展参数 C、Al 和 A2 的分布 8.2.4 使用寿命内载荷循环次数的分布 8.2.5 应力范围和寿命内一次应力的分布 8.3 线性 S-N 模型、灵敏度和概率分析 8.3.1 线性模型的灵敏度 8.3.2 线性模型的概率分析 8.4 三组分模型近似解析表达式 8.4.1 三组分模型灵敏度分析 8.4.2 三组分模型概率分析 8.5 总结和结论 CHKIXE 8.0 ~CES
随着可拉伸器件的发展,在软基底上具有刚性薄膜的工程部件越来越多。我们提出分析在双轴压缩应力状态下软基底上薄膜的屈曲脱层。该问题已通过欧拉柱屈曲分析进行了研究。本文介绍了在软基底上进行的实验,结果表明在某些情况下,“墨西哥帽”形状更能近似地表示屈曲形状。使用通过内聚相互作用粘合到弹性介质的非线性板的模型来描述脱层过程。结果表明,“墨西哥帽”形状改变了软基底的裂纹扩展行为。由 AIP Publishing 出版。[ http://dx.doi.org/10.1063/1.4979614 ]
断裂韧性标准化;抗裂纹扩展;以及独特的材料和环境影响。虽然其中三个主题相对较宽泛,而且提交的论文代表了各种子主题,但断裂韧性标准化会议相对集中。对这个主题的强调值得解释一下。断裂韧性是衡量陶瓷耐受缺陷能力(或相反,是其脆性)的基本指标;然而,对于该特性对设计的重要性存在着相互矛盾的看法。目前用于陶瓷的一些设计方法(即基于强度统计的方法)并不采用断裂韧性,尽管它在经典的确定性设计技术中具有压倒性的重要性。然而,正是断裂韧性和陶瓷材料固有的缺陷控制着用作此类可靠性方法基础的强度测量。此外,采用断裂韧性的确定性设计方法正用于陶瓷部件设计。
