【摘 要】
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为了研究在线弹性和弹塑性情况下二维构件的疲劳寿命问题,本文基于各向同性损伤力学——有限元——附加力法进行相关的数值分析.由于引用附加力法,在损伤演化过程中只需一次
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为了研究在线弹性和弹塑性情况下二维构件的疲劳寿命问题,本文基于各向同性损伤力学——有限元——附加力法进行相关的数值分析.由于引用附加力法,在损伤演化过程中只需一次性地组集构件的刚度矩阵,而损伤耦合效应是通过修改载荷列阵来实现.在已知应力场与损伤场的情况下,采用损伤演化方程进行损伤演化分析,并以临界单元的损伤度划分损伤演化的步长,而未以载荷循环数划分步长.在损伤演化方程中,引入应力的门槛值,以反应材料在低应力水平下应力—寿命关系曲线的特性.此外,在分析中还计及了由于制备等因素所引起的构件的初始损伤.对于此类应力与损伤耦合的问题,损伤演化场与应力场的分析是采用交替法来进行.为了预估在弹塑性(中周)情况下二维构件的疲劳寿命,以损伤力学、塑性理论及有限元法为基础,将形变理论用于分析构件在第一次加载时进入的塑性状态.在分析中,研究了材料应力—应变关系服从非线性硬化规律的情况,并引入了广义的泊松比.采用附加力——迭代法确定初次加载的弹塑性最大应力及修正的循环载荷,并考虑了由于塑性变形所引起的附加初始损伤.在此基础上,继续应用损伤力学——有限元——附加力法预估中周疲劳寿命.此外,在损伤演化方程中的材料损伤特性参数是借助光滑试样和缺口试样的实验数据并利用最小二乘法来进行估算.这里,首先要确定无初始损伤时的应力门槛值,并在损伤演化过程中将其视为损伤度的函数.应用上述有限元——附加力法所编制的计算程序采用了常应变的平面三角形元素,该程序可以用来求解各种二维构件的疲劳寿命预估问题.在进行有限元计算中,对于网络生成和损伤步长进行了收敛性验证.数值计算结果表明,根据编制的计算程序所获得的数值解与实验结果吻合得较好.
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