CTS试样Ⅰ/Ⅱ混合型断裂特性数值计算研究

• 作者: 万正权 黄如旭
• 来源期刊: 固体力学学报
• 关键词: 断裂 Ⅰ/Ⅱ混合型 紧凑拉伸剪切试样 裂纹扩展路径 应力强度因子
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 614-625
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.033

摘要

采用CTS试样研究Ⅰ/Ⅱ混合型断裂特性计算裂纹前缘应力强度因子时可采用解析公式,一旦裂纹发生扩展,解析公式便不再适用.文中采用有限元法研究紧凑拉伸剪切(CTS)试样在Ⅰ/Ⅱ平面混合型加载下的裂纹扩展行为.采用ANSYS建立CTS试样Ⅰ/Ⅱ混合型测试系统有限元模型,为模拟真实受力状态,在CTS试样-销-扇型夹具以及扇型夹具-销-U型夹具之间分别建立接触对进行接触力学分析.通过与解析公式结果进行对比验证了该数值方法的可靠性.采用最大环向应力准则(MTS),模拟了CTS试样不同加载角度下的裂纹扩展路径,获得了裂纹扩展路径中应力强度因子随裂纹长度的变化曲线,解释了裂纹扩展路径不与外载荷方向垂直的原因.结合文中计算结果,在CTS试样Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹扩展速率实验测得裂纹长度与寿命的关系曲线a-N的基础上,便可得到材料Ⅰ/Ⅱ型混合型裂纹扩展速率曲线.