捡膜弹齿疲劳寿命的仿真分析.doc

捡膜弹齿疲劳寿命的仿真分析.doc捡膜弹齿疲劳寿命的仿真分析|第1
进入21世纪,人们对传统的强度(静载荷作用,无缺陷材料的强度)已有充分地认识,工程中强度设计的实践经验和积累也十分丰富,对于传统强度的控制能力也大大增强,然而由疲劳与断裂引起的失效仍是工程中予以关注的问题。随着断裂力学的迅速发展,不仅促进了断裂控制方法的进步,更使人们较深入地认识了材料与结构中疲劳裂纹的扩展规律,促进了抗疲劳设计技术的发展。在各工程领域应用疲劳与断裂的研究成果,发展工程适用的抗疲劳、抗断裂实用设计技术,将是21世纪设计水平提高的重要标志之一。:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-:office:office" />

一、疲劳寿命分析的理论依据

。裂纹扩展的驱动力是应力强度因子,它涵盖了应力和裂纹尺寸,特别描述了独立于整个几何体的裂纹尖端的应力区域,数学公式表达为:


式中K为应力强度因子;f称为几何修正系数,反映构件和裂纹几何尺寸对裂尖应力场的影响,可以压应力强度因子手册查得,特别是对于承受拉伸的无限宽亡心裂纹板,f=l;对干无限宽单边裂纹板,f=。σ称为承受的相应平面上的正应力(剪应力);a为裂纹长度。

但是对于实际结构的有限尺寸几何体,几何修正系数可以用如下公式:


t为在裂纹方向上的构件宽度;m1、m2、m3、m4、m5为前表面修正系数,~。

对于给定的a,循环应力幅△σ增大,即△K增大,则对于a-N曲线中,曲线斜率da/dN增大,故裂纹扩展速率da/dN的控制变量是应力强度因子幅度△K,这就是Paris公式;


式中C,N是描述材料疲劳裂纹扩展性能的基本参数,有实验确定,由(1)(2)(3)可得到如下公式


从初始裂纹a0到{商界裂纹长度ac积分,有


解〔5