桅桿結構纖繩連接拉耳風致疲勞裂紋萌生與擴展壽命預測.pdf

1、武漢理工大學博士學位論文桅桿結構纖繩連接拉耳風致疲勞裂紋萌生與擴展壽命預測姓名：魯麗君申請學位級別：博士專業(yè)：結構工程指導教師：瞿偉廉20081101武漢理工大學博士學位論文三維表面裂紋前緣應力強度因子。首先借助ANSYS高級網格劃分技巧解決了復雜結構裂紋體有限元建模難題；利用布爾運算、高級網格劃分技巧等手段采用實體建模法創(chuàng)建三維裂紋體模型。基于裂紋實體建模，采用有限元法分別計算了含中心表面裂紋及孔邊角裂紋平板前緣應力強度因子，并與含中

2、心表面裂紋及孔邊角裂紋平板結構的Newman&Raju應力強度因子經驗公式的計算結果進行對比驗證了有限元實體建模及應力強度因子求解過程的可靠性。采用前述有限元法計算桅桿結構拉耳各種給定形狀、尺寸孔邊裂紋裂紋前緣I、II、III型應力強度因子，將全部應力強度因子轉化為便于計算的無因次應力強度因子并采用最小二乘法進行多項式擬合，為確保應力強度因子變化趨勢以擬合曲線函數值代替離散無因次應力強度因子采用多參數拉格朗日插值法插值計算任意形狀孔邊裂

3、紋無因次應力強度因子，由無因次應力強度因子計算任意形狀孔邊裂紋應力強度因子；并就某一形狀裂紋的插值計算結果與有限元分析結果進行對比：插值結果與有限元求解非常接近，因此采用數值插值計算近似代替全三維有限元分析簡化應力強度因子求解過程。在上述插值求解應力強度因子的基礎上考慮混合裂紋擴展模式及裂紋閉合效應，以桅桿結構下層纖繩連接拉耳孔邊裂紋為例采用Paris裂紋擴展速率公式研究了孔邊裂紋的擴展形狀變化特性；考慮孔邊裂紋擴展形狀變化特性采用逐循