[发明专利]用于计算合金表面划伤缺陷底部应力集中系数的方法

摘要

本发明公开了一种用于计算合金表面划伤缺陷底部应力集中系数的方法，首先建立缺口问题的弹性力学模型，得到不同深度缺口对应的应力集中函数；然后使用有限元软件ABAQUS建立合金表面划伤和后继加载仿真计算模型，划伤模型采用断裂应变控制工件被划部分单元的破坏和消除，后继加载在划伤模型基础上计算，自然考虑了划伤处的局部残余应力和局部塑性应变对应力集中的影响；最后根据有限元数值分析得到的局部应力结果，对应力集中系数表达式进行修正，得到应力集中系数修正公式。本发明提供了评估合金材料表面划伤的应力集中系数的方法和公式，为含表面划伤缺陷的该种材料结构的疲劳寿命分析提供了依据。

主权项

1.用于计算合金表面划伤缺陷底部应力集中系数的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1)，根据缺口附近的弹性应力场函数，进而推出应力分量的方程，通过引入边界条件求得对称拉伸载荷下缺口附近的应力场的通解，得到缺口底部应力集中系数的表达式，得到不同底部半径和深度的缺口对应的应力集中函数；步骤2)，使用ABAQUS软件创建刀具和工件模型，设置刀具为刚体，工件为弹塑性体，通过vumate子程序设置断裂应变控制单元的破坏和消除，刀具与工件之间定义面面接触,划痕的尺寸由底部半径R和深度D表征；非线性动力学计算产生划痕后，采用重启动分析方法导入划伤后的模型，此模型包含了划伤过程的残余应力和塑性应变信息，随后施加垂直于划痕方向的拉伸载荷，划伤模型采用断裂应变控制工件被划部分单元的破坏和消除，后继加载在划伤模型基础上计算，考虑了划伤处的局部残余应力和局部塑性应变对应力集中的影响，得到有限元模拟的多组不同底部半径R、深度D的划伤后继加载底部应力集中系数的数值结果；步骤3)，对弹性力学缺口底部应力集中系数表达式进行修正，引入修正参数；根据有限元模拟的多组不同底部半径R、深度D的划伤后继加载底部应力集中系数的数值结果，拟合出修正参数随R、D的变化函数，根据有限元数值分析得到的局部应力结果，对步骤1)中的应力集中系数表达式进行修正，得到修正过后的应力集中系数。