強度應力
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-05-26
強度應力的視頻教程
像后處理一樣計算三維應力強度因子-SimFracStudio Benchmark
BENCHMARK 列表： CASE1,2：典型面裂紋和內嵌裂紋應力強度因子計算 CASE3:壓力容器面裂紋應力強度因子計
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abaqus云圖積分法求應力強度因子
無論您是 Abaqus 軟件初學者，還是致力于深入研究應力強度因子計算的專業人士，本視頻都將帶您深入了解這一重要分析方法的實際應用，助您快速掌握利用 Abaqus 云圖積分法求解應力強度因子的核心技能，提升您在相關領域的技術水平與實踐能力。
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ABAQUS計算構件裂紋的應力強度因子
本實例利用ABAQUS計算裂紋開裂時的應力強度因子，為管道構件、三維構件、多應力奇異尖端等類似問題應力強度因子求解提供模擬思路
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強度應力的實例教程
主應力差：
S
12
=
σ
1
-
σ
2
S
23
=
σ
2
-
σ
3
S
31
=
σ
3
-
σ
1
應力強度：
S
=
Max{|S
12
|,|S
23
|,|S
31
|}
總體一次薄膜應力強度極限為KSm，局部一次薄膜應力強度極限為1.5KSm（對錐殼小端為1.1KSm），一次薄膜加一次彎曲應力強度極限為1.5KSm，一次薄膜應力強度加二次彎曲應力強度極限為3.0Sm，一次+二次+峰值應力強度極限為2Sa。Sm為許用應力強度，Sa為許用應力幅值。K為載荷系數，設計工況下K=1, 液壓試驗工況K=1.25。
應力分析結果
圖5給出了模型在設計工況下的應力分布圖，由圖可知，最大應力值都位于接管N4a與殼體相交外圓角處。
圖5-設計工況下應力分布圖
應力強度評定
圖6~11給出了設計工況下線性化路徑圖。表2給出了線性化結果。
展開 斷裂力學—有限寬板含雙邊裂紋的應力強度因子計算 ￥19.89
σ
σ
圖 C-3-4（取 1/4 研究）
應力強度因子的理論解： KI ? ???a ??
1、 計算不同載荷下的應力強度因子的數值解和理論解，列表給出各種情況的數值解和理論解，并畫比較圖。
厚度t ? 1mm ， a ? 5mm,b ? 80mm,c ? 200mm ，?? 25MPa , 26MPa , 27MPa , 28MPa ,
29MPa
2、 計算不同板寬時應力強度因子的數值解和理論解，列表給出各種情況的數值解和理論解，并畫比較圖。
載荷?? 10MPa ， a ? 11mm, c ? 200mm 。 每個人都計算b / a ? 4、4.2、4.4、4.6、4.8 時的應力強度因子。
3、 計算不同板長時應力強度因子的數值解和理論解，列表給出各種情況的數值解和理論解，并畫比較圖。
載荷?? 10MPa ， a ? 6mm,b=76mm 。每個人都計算c / b ? 2.2、2.4、2.6、2.8、3 時的應力強度因子。
展開 應用三維有限單元法計算應力強度因子
來源：中國機械工程 作者：林曉斌
摘要 描述了兩種基于有限單元計算面形裂紋應力強度因子的方法，建議了一種創造三維有限單元網格的途徑。計算方法的精度通過和其它解析解或數值解的比較得到了說明。
關鍵詞 應力強度因子 有限元 損傷容限設計 斷裂評定
無論在損傷容限設計還是在缺陷評定階段，工程師們需要知道正在分析的構件中裂紋的應力強度因子，因為判斷含裂紋構件的斷裂，或者計算剩余疲勞壽命大多依賴于這一參量。因此，在斷裂力學發展中，如何求取應力強度因子一直是一個重要的課題。當前已有許多方法可用來計算應力強度因子，較為典型的有解析法、邊界配位法、有限單元法、邊界元素法、體力法、權函數法和線彈簧模型。利用這些方法，大量的應力強度因子解已經獲得，已出版的應力強度手冊［1］中收編了許多典型的解。盡管如此，工程師們仍然會感到自己所需要的應力強度因子解很難找到，這是因為要解決的工程問題往往是一些受復雜載荷的構件，包含的裂紋也往往是一些不規則裂紋。
本文簡單介紹了兩種基于三維有限單元法計算面形裂紋應力強度因子的方法。有限單元法已經成為工程設計分析領域中一個強有力的計算工具，它能模擬非常復雜的構件。基于有限元的應力強度因子計算方法，自然也將具有卓越的工程能力。除了計算方法的介紹以外，還將簡單描述一種簡化網格的生成方法。最后提供了一些所得到的典型應力強度因子解，并和大家熟知的解進行了比較，以說明本文所描述的方法的可靠性。
展開 只有計算應力強度因子才需要。這里只需要保證全局坐標系的X方向與裂紋平行就是了。
csys,0
！這里應該有一個定義path，這里沒有寫出。
3、應力強度因子
（1）方法一、先建立局部坐標系：原點在裂紋尖端，x方向與裂紋平行，Y與裂紋垂直，笛卡爾坐標系。定義路徑，直接點一下菜單路徑就出來了，或者用kcalc就可以了。
（2）方法二、線彈性情況下。先算出J積分然后根據J積分與應力強度因子的關系來求應力強度因子。對于平面應變模型，J積分＝應力強度因子的平方×（1－泊松比×泊松比）/彈性模量
全尺寸裂紋模型前面所建立的模型都只有裂紋的半邊。為了驗證模型的正確性，后面又建了一個全裂紋的模型。與前面模型的建立方式有一些不同：
1、單元尺寸控制不使用lesize，而是在裂紋尖端用了一個KSCON命令建立concentrate keypoints。單元尺寸很粗糙。
2、模型的建立是在柱坐標系下進行，通過建立直線L實現的笛卡爾坐標下弧線的建立。
3、可能全尺寸裂紋模型的建立方式對大家有參考。主要是裂紋的上下表面在同一個位置，用不同的線/面來表示。
在命令流里面可以看到，直接用程序默認設置求解不收斂。把載荷步設一下就得到了求解結果。結果與前面的模型得到的結果接近。1200Mpa下的應力強度因子為 0.55352E+10，J積分為4657362.7。說明：這個模型中積分路徑是完全的。而前面的模型中是半邊路徑，計算中乘了2。
更新一下全尺寸模型的命令流（文件caenet_060715_002.rar,主要是J積分坐標系的問題）
simwe_060715_002.rar
3dcrack.rar
展開 材料：復合材料
分析類型：斷裂力學
技術難點：斷裂 應力強度因子 Ｊ積分
完成人：技術鄰ANSYS專家
網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
模擬過程：
斷裂力學計算應力強度因子和Ｊ積分
圖１ 裂縫模型
圖２ Ｋ１應力強度因子
圖３ Ｋ２應力強度因子
圖４ Ｋ３應力強度因子
圖５ Ｊ積分
圖６ 裂縫前沿集中應力
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這種隨機、往復、幅度變化的風致應力會對關鍵受力構件（如焊縫、螺栓節點、支撐結構）造成累積損傷，可能導致材料在遠低于靜力強度的應力水平下發生疲勞斷裂。
疲勞仿真就是在結構響應分析（特別是基于CFD模擬得到的載荷譜）基礎上，引入材料的疲勞性能數據（S-N曲線或斷裂力學模型），對關鍵部位進行疲勞壽命評估。
抗拉強度是材料應力值的極限點，超過此值材料即被判定破壞失效。斷裂延伸率則是抗拉強度所對應的應變值，塑性應變值超過斷裂延伸率時，材料同樣被視為失效。
圖2 應力應變曲線
1.2 獲取途徑
工程應力應變曲線的獲取主要有三種途徑，各有優劣。
有限元分析結果顯示，上柱窩與下柱窩作為主要受力集中區域，其峰值應力分別約為 330?MPa 與 334?MPa，均處于材料屈服強度以下，且應力分布連續、無數值異常，驗證了模型的可靠性與邊界條件設置的合理性。
這里先回顧下最常用的四大強度理論：（假設材料的許用應力是最易查到標準拉伸屈服強度或抗拉強度）
第一強度理論：最大拉應力強度理論，即當結構件的最大拉應力大于材料測試的拉應力限值時就判斷的結構會失效。適用材料：脆性材料（如鑄鐵等）。只提取仿真結果的第一主應力與材料應力標準值進行比較。
船舶/重型機械領域：定制超大尺寸平臺，用于船舶發動機基座、重型機床床身的精度檢測與裝配
電子/半導體領域：定制高精度、無磁平臺，用于半導體晶圓檢測、芯片封裝設備的基準定和位，避免磁場干擾電子元件
軍和工/航空航天領域：定制高強度、低應力平臺，用于航空發動機葉片的檢測，其嚴格的應力消除工藝可確保長期使用無變形
維護與保養
放置：需放在平整地面，用調整墊鐵固定，避免傾斜
清潔：使用后及時清理鐵屑
第七步：結論與優化建議
李工完成分析后，在報告中總結：
結構強度：最大應力487MPa，遠低于B1500HS屈服強度，防撞梁強度儲備充足
侵入量：最大侵入187mm，符合企業內控標準（≤200mm）
優化建議：窗框拐角應力偏高（312MPa），接近DC06屈服極限，建議在此區域增加加強板厚度或優化過渡圓角
報告經研發負責人確認后
更改【計算交替應力的手段】為【應力強度（P1-P3）】，在【平均應力糾正】中選擇【Gerber】，設定【疲勞強度縮減因子（Kf）】為1。這里選擇Gerber平均應力糾正選項是由于材料鋁合金7075-T6的S-N曲線是在R=-1時得出的，而加載事件中至少有一種載荷形式是基于平均應力為0（沒有一個加載事件是對稱循環R=-1）的情況。
若塑性零件的外層強度足以對抗收縮應力，就可能不會出現扭曲的現象。然而，此將使塑性零件內部產生收縮空孔并影響整個零件的機械性質。當應力上升時，在外力作用下容易產生裂縫及破斷的發生。
壓力-體積-溫度特性(PVT)圖
高分子的PVT關系就是在高分子加工過程中特定的體積上的特征隨溫度及壓力變化關系。一般上，若高分子的熱膨脹系數為正值，則其在加熱后會有膨脹的現象。
幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三
SMART裂紋擴展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數（應力強度因子或j積分），并根據用戶定義的臨界值進行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴展準則時的裂紋擴展角。隨著裂紋的擴展，裂紋尖端周圍的網格自適應細化。
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