拉壓載荷下高強鋁合金疲勞裂紋擴展參數(shù)有限元研究.pdf

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

2、同長度的中心穿透裂紋高強鋁合金板的有限元模型，分別進行拉壓加載模擬分析。有限元試驗中的條件和Topper等人實驗中的條件完全相同，通過本試驗為前面推導(dǎo)出的壓載荷下疲勞裂紋尖端參數(shù)的影響為理論和實驗提供了有力的有限元證明。 結(jié)果表明，壓載荷對金屬疲勞裂紋尖端參數(shù)有顯著影響，相同的應(yīng)力強度因子條件下，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)加載中的壓載荷對裂紋尖端塑