姜 伟 杨 平1, 董 琴

(高性能船舶技术教育部重点实验室1) 武汉 430063) (武汉理工大学交通学院2) 武汉 430063)



平板穿透裂纹尖端动态应力强度因子研究*

姜 伟2)杨 平1,2)董 琴2)

(高性能船舶技术教育部重点实验室1)武汉 430063) (武汉理工大学交通学院2)武汉 430063)

针对含裂纹平板承受冲击载荷时裂纹尖端动态应力强度因子的求解问题，采用将动态有限元分析过程和相互作用积分计算应力强度因子相结合的方法，在有限元分析软件ANSYS中利用APDL编程求解动态应力强度因子.经验证，此方法具有很高的准确性.基于该方法对裂纹长度、裂纹角度、冲击载荷大小对动态应力强度因子的影响进行研究.结果表明，动态Ⅰ型应力强度因子最大值约为相同大小静态载荷应力强度因子的2.6倍；当斜裂纹角度为45°时动态Ⅱ型应力强度因子达到最大值.

动态应力强度因子；相互作用积分；穿透裂纹；冲击载荷

0 引 言

船舶与海洋工程含裂纹结构物在运营期间难免要承受砰击、碰撞等冲击载荷的作用，相较于静态载荷，裂纹在冲击载荷作用下的动态响应不仅需要考虑惯性效应，而且需要考虑应力波在结构内的传播，因此动态断裂问题要比静态断裂问题更加复杂[1].动态断裂问题可以归纳为两类:稳态裂纹在冲击载荷作用下的起裂问题；裂纹在冲击载荷作用下的快速扩展及止裂问题.准确获取裂纹承受冲击载荷时裂纹尖端的动态应力强度因子(DSIFs)，对于研究裂纹在冲击载荷下的起裂和扩展均具有重要意义.