平底刚性压头触压场强度的分析计算

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1、类□√学历硕士□同等学力别□工程硕士硕士学位论文论文题目平底刚性压头触压场强度的分析计算学科专业机械设计及理论作者姓名王晶晶指导教师谢禹钧教授2009年4月学校代码：10148学号：01200603170818密级：□无□加密学院机械工程学院入学时间2006年9月论文起止时间2007年10月至2009年4月答辩时间2009年6月研究成果声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得辽宁石

2、油化工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。特此申明。签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解辽宁石油化工大学有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后适用本授权书）。签

3、名：日期：导师签名：日期：辽宁石油化工大学硕士学位论文平底刚性压头触压场强度的分析计算摘要接触问题在日常生活和实际工程中大量存在，接触压痕损伤对材料的强度、韧性、耐磨性等许多力学性能都有很大的影响，现在已认为是大量工程应用中材料寿命最主要的制约因素。文中只涉及线弹性断裂阶段。具体分析刚性压头与弹性半平面的接触。主要应用接触问题的有限元法，具体采用ANSYS有限元分析软件，ANSYS软件可以有效的消除普通有限元结构分析中由于对计算结构之间接触表面进行简化产生的误差。主要内容是：首先、分析刚性压头与弹性半平面相互作用的特点以及

4、弹性半平面的变形特征。可以发现，接触损伤断裂经常首先出现在界面端或界面角点，针对本论文研究的范围解释，这是因为当平端的刚性压头压在半无限大的弹性平面上，与压头边缘附近接触的基底的应力场与裂纹尖端类似存在奇异性。而这种奇异性决定了裂纹的产生及扩展。其次、考虑到模型中触压应力场的奇异性与裂纹尖端具有相同的阶次，运用断裂力学的理论引入应力强度因子K和J积分参数进行分析求解。推导出接触界面的奇异点附近触压应力强度因子K与J积分的关系；第三、采用有限元ANSYS对模型的触压场进行具体的建模，求解，分析，直观的看到触压场基底的接触压应

5、力在接触面上的分布，接触压力从压头中间到两侧端点逐渐升高，在接近端点处急剧上升，直至达到最大值；第四、具体使用ANSYS计算应力奇异点周围的J积分值，进而计算应力强度因子K，并与应力强度因子的理论值进行比较，计算结果表明该方法误差小。从而进一步证明应用J积分计算KI的可行性，同时也进一步验证了有限元方法的可行性和准确性。关键词：刚性压头，有限元，接触，J积分，应力强度因子I辽宁石油化工大学硕士学位论文TheAnalysisandComputationoftheIntensityinContactPressurefieldo

6、fFlat-BottomedrigidPressureheadABSTRACTThecontactproblemexistsinourdailylifeandrealengineeringaboundantly,andthecontactindentationdamageseverelyinfluencestheintensity、toughness、abrasionresistenceandothermechanicalpropertiesofmaterial.Thiskindofdamagealwaysconsider

7、edasthemostsignificantandrestrictingfactortomateriallifespaninlotsofengineeringapplication.Onlylinearelasticityfracturesectionisinvolvedinthispaper,andthecontactbetweenrigidpressureheadandelastichalf-planeisspecificallyanalyzed.Thispapermainlyappliesthefiniteeleme

8、ntmethod,andconcretelyusesANSYSfiniteelementanalysissoftware.BecauseANSYSsoftwarecaneffectivelyeliminatetheabberationcausedbysimplifyingthecontactsurfac