[发明专利]基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法

说明书

本发明公开了一种基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法，首先根据初始的几何和裂纹条件，采用连续分布的位错来模拟平面中任意数量的折线裂纹，根据裂纹的线上的应力平衡条件建立奇异积分方程，求解这些奇异积分方程，即可求得每条裂纹的应力强度因子。当裂纹扩展一步后，在原有的折线裂纹基础上增加一个裂纹分支即可得到新的折线裂纹，记录新的裂尖位置，然后建立新的奇异积分方程进行求解，即可得到新的裂纹的应力强度因子。这样裂纹多次操作后，即实现了平面多裂纹的全自动扩展分析。

技术领域

本发明属于金属结构的疲劳裂纹扩展分析技术领域，涉及一种基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法。

背景技术

金属结构的疲劳裂纹扩展分析是机械、土木和航空领域的重要内容。现阶段的流行的二维疲劳裂纹分析系统主要以有限元方法计算为主，一部分研究者采用通用商业有限元计算软件进行疲劳裂纹扩展分析，一部分研究者采用专门的裂纹扩展分析软件进行疲劳裂纹的分析。

现有技术的缺点/不足：

1、采用通用商业有限元计算软件进行疲劳裂纹扩展分析，需要人工进行编程，不能靠软件本身实现裂纹自动化扩展。

2、市场上有专门的裂纹扩展分析软件，以有限元方法计算为主，不能将二维问题简化为一维问题，计算效率不高。

3、有限元实现裂纹扩展最大的缺点是当裂纹每扩展一步后，需要重新进行模型建立以及对模型进行网格划分，大大降低了计算效率，增加计算工作量。

4、现存的裂纹扩展分析系统在处理多裂纹问题时建模困难，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法，该技术方案解决以下技术问题：

1、本裂纹扩展分析系统进行裂纹扩展分析时，不用再进行人工编程，给定初始条件后，完全实现裂纹的全自动扩展。

2、本系统所采用的分析计算方法可以将2维问题转换为1维问题，计算效率大大提高。

3、本系统在进行裂纹扩展分析时，不需要对裂纹附近区域进行网格细化，不需要进行网格重新划分，大大减少计算量。

4、本系统采用的分析方法在处理多裂纹问题时，建模简单，计算时间短，特别时裂纹数量巨大时，本系统优势非常明显。

其具体技术方案为：

一种基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法，首先根据初始的几何和裂纹条件，采用连续分布的位错来模拟平面中任意数量的折线裂纹，根据裂纹的线上的应力平衡条件建立奇异积分方程，求解这些奇异积分方程，即可求得每条裂纹的应力强度因子。当裂纹扩展一步后，在原有的折线裂纹基础上增加一个裂纹分支即可得到新的折线裂纹，记录新的裂尖位置，然后建立新的奇异积分方程进行求解，即可得到新的裂纹的应力强度因子。这样裂纹多次操作后，即实现了平面多裂纹的全自动扩展分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、计算效率比有限元高。

2、可以实现裂纹的全自动扩展。

3、进行多裂纹的裂纹扩展分析时，建模非常快，计算速度也快。

附图说明

图1为基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

基于分布位错法的平面多裂纹疲劳扩展分析系统以Fortran编程语言实现。

如图1所示：