赵友贵

（中国石油长城钻探工程公司钻井二公司，辽宁 盘锦 121207）

本文所分析的模型，为如图1所示的一承受双向拉伸的有限宽度薄板[1]，其尺寸为20 mm×20 mm，小孔的半径为R 1mm，均布载荷q=1000 Pa，薄板厚度为0.1 mm。材料的特性曲线如图2所示。属性为：材料属性为弹性模量E=2×1011Pa，泊松比为0.3。针对上述问题，对其应力、疲劳寿命进行分析。

结构失效的主要形式，有磨损、断裂、腐蚀、变形、疲劳破坏等，而疲劳破坏是其中很重要的一种。结构破坏经常发生在有缺口的应力集中的地方，故对如图1所示的有小孔的结构进行疲劳分析研究，具有重要的工程意义[2]。

图1 受力模型

图2 材料的循环次数与应力强度曲线

1 应力计算与分析

图1所示模型结构较为简单，故选取整体模型进行有限元分析。单元类型选择“Quad 8node 82”，采用智能划分网格2级水平划分单元，施加边界条件如图3所示，应力分析结果如图4所示。

可以看出，圆孔处发生了应力集中，应力由平均的1000 Pa急剧增加到2992 Pa，最大应力分布在圆孔的上下两侧。有限元计算结果与弹塑性力学理论计算结果基本一致，说明该模型应力计算基本正确，为疲劳寿命计算奠定了基础。

图3 整体模型添加约束与加载图

图4 模型应力图

3 疲劳寿命分析

3.1 疲劳寿命分析方法

疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次数或时间[3]。常用的疲劳分析方法，有局部应力应变法、名义应力法、应力场强度法等[4]。本文借助ANSYS疲劳分析模块，采用局部应力应变法进行分析。通过弹塑性有限元法或其他方法，计算危险部位的局部应力应变谱，对照材料的疲劳性能数据曲线，应用疲劳累积损伤理论，估算模型危险部位的疲劳寿命。……