含V形切口结构强度与疲劳寿命研究

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1、含V形切口结构强度与疲劳寿命研究ResearchonthestrengthandfatiguelifeoftheV-notchedstructures国家自然科学基金资助项目(No．11102056)2013年4月lIIIIIIIIIIIMIIIIlllllllllllllllUlIIIIlllY2432190合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。主席：答辩委员会签名：(工作单位、职称)融’I卑踊幽郴碣栅陬弋韶赧如I专咿己{￡泛暮蓟设岳，么仗劳《承

2、才己导师：争伊髻f删乙季别衣f定独创性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志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些太堂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。学位论文作者签字：码红签字日期：w多年午月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国

3、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金月曼王些态堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：钙统导师签名：智签字吼纠知午月母签字嗍∞哆年f月坫日黧?谶辫渤糯零‰引州矿7歹通讯地址：邮编：含V形切口结构强度与疲劳寿命研究摘要文章首先基于Williams渐近展开式与边界积分方程的联合，计算出V形切口尖端包括奇异应力和非奇异应力项在内的完整应力场

4、。研究了非奇异应力项对含V形切口结构脆性断裂的影响。发现非奇异应力项对预测含V形切口结构的临界荷载具有不可忽略的作用，尤其是在II型外载占主导作用时这种作用更加明显。紧接着，采用边界元法研究了在疲劳荷载作用下，V形切口尖端处裂纹的扩展情况，将切口尖端裂纹与纯裂纹的疲劳寿命进行了比较。研究发现，V形切口尖端处的应力奇异场对含切口构件的疲劳寿命有着显著的影响，切口尖端的裂纹扩展速率也取决于该奇异应力场。得出了切口深度、切口张角以及初始裂纹长度对V形切口尖端裂纹扩展的影响规律。通过含V形切口的PMMA

5、板的拉伸断裂实验获取了临界荷载的实验值，比较了含切口构件临界荷载的实验值与计算值的关系，验证了本文算法的有效性。最后，使用有限元软件分析了某大桥顶推施工过程中各工况下节点板的内力分布，得出应力最大值均出现在切口处的结论，验证了切口的存在对实际工程结构的影响。关键词：V形切口；脆性断裂；非奇异应力；边界元法：应力强度因子ResearchonthestrengthandfatiguelifeoftheV-notchedstructuresBasedonthecombinationofWilliams

6、seriesexpansionsandtheboundaryintegralequations，thenon—singularstresstermsinthefullstressfieldattheV-notchtiparecalculated．Theeffectofnon．singularstresstermsonthebrittlefracturebehaviorofV-notchedstructuresiSassessed．Resultsshowthatthenon·singularstr

7、esstermshaveasignificantroleonthepredictionofcriticalloadingofV-notchedstructuresespeciallywhenmode-IIloadingisdominate．Then，theboundaryelementmethodiSusedtoinvestigatethecrackpropagationfromthenotchtipunderfatigueloading．AcomparisonofthefatigueIifeb

8、etweenthecrackfromthenotchtipandapurelylateralcrackiSdonebyacrackpropagationlawuntilthesetwocrackshavethesamestressintensityfactors．ThesingularstressgradientassociatedtoaV—notchhasagreatroleonthefatiguelifeofV—notchedstructures．Thegrowthrateofthecrac