拉壓載荷下高強(qiáng)鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展參數(shù)有限元研究.pdf

1、經(jīng)典理論認(rèn)為壓載荷對(duì)裂紋的擴(kuò)展沒有貢獻(xiàn)，Topper 等人通過實(shí)驗(yàn)證明壓載荷的存在對(duì)于高強(qiáng)鋁合金的擴(kuò)展速度是有影響的，但是無法解釋這種現(xiàn)象存在的原因。本文通過電鏡對(duì)拉壓載荷下的裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象進(jìn)行觀察，在觀察的基礎(chǔ)上通過理論推導(dǎo)得出一個(gè)拉壓載荷下裂紋擴(kuò)展速度公式，通過計(jì)算比較，公式反映的裂紋在拉壓載荷下的擴(kuò)展速度和 Topper 等人做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分吻合。本文同時(shí)應(yīng)用彈塑性有限元方法建立了拉壓載荷疲勞裂紋擴(kuò)展模型，試驗(yàn)中一共建立了五個(gè)具有不

2、同長度的中心穿透裂紋高強(qiáng)鋁合金板的有限元模型，分別進(jìn)行拉壓加載模擬分析。有限元試驗(yàn)中的條件和Topper等人實(shí)驗(yàn)中的條件完全相同，通過本試驗(yàn)為前面推導(dǎo)出的壓載荷下疲勞裂紋尖端參數(shù)的影響為理論和實(shí)驗(yàn)提供了有力的有限元證明。 結(jié)果表明，壓載荷對(duì)金屬疲勞裂紋尖端參數(shù)有顯著影響，相同的應(yīng)力強(qiáng)度因子條件下，在一拉一壓加載周期，裂紋尖端反向塑性區(qū)隨壓載荷的增加而增加，裂紋尖端張開位移隨壓載荷的增大而減小，發(fā)生在循環(huán)加載中的壓載荷對(duì)裂紋尖端塑